15678.聲子晶體帶隙特性分析方法及新結(jié)構(gòu)研究

1、密級桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目聲子晶體帶隙特性分析方法及新結(jié)構(gòu)研究（英文）（英文）Phononiccrystalbgapacteristicsanalysismethodnewstructuresinvestigation研究生學(xué)號:122011535研究生姓名:劉帽指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):向家偉教授申請學(xué)位門類:工學(xué)學(xué)科、專學(xué)科、專業(yè)名稱:機(jī)械工程提交論文日期:2015年4月論文答辯日期:2015年6月摘要I摘要聲

2、子晶體是一種新型材料周期性結(jié)構(gòu)，由于彈性波禁帶的存在，顯示出獨特的性質(zhì)與廣闊的應(yīng)用前景。自概念提出以來受到了廣泛關(guān)注，其涉及的研究領(lǐng)域包括凝聚態(tài)物理、聲學(xué)、力學(xué)及其它科學(xué)領(lǐng)域。目前，研究重心體現(xiàn)在帶隙分析方法與新型局域共振型結(jié)構(gòu)的探索方面。在聲子晶體中，基于彈性波傳播的物理機(jī)理極其復(fù)雜，只能通過數(shù)值方法獲得準(zhǔn)確解。因此，聲子晶體結(jié)構(gòu)分析最重要的環(huán)節(jié)就是理論模擬。因為理論模擬往往涉及到大規(guī)模的數(shù)值計算，所以研究精確快速而有效的數(shù)值方法成為

3、了聲子晶體理論研究的重要內(nèi)容之一。已有的聲子晶體計算方法還存在諸多問題，如最先提出、應(yīng)用范圍很廣的平面波展開法存在計算精度差、收斂性慢等問題。這勢必影響了其應(yīng)用研究。傳統(tǒng)聲子晶體的帶隙通常表現(xiàn)為高頻窄帶隙特性，這與工程應(yīng)用所需要的低頻寬帶隙特點相違背，那么尋求低頻寬帶隙的聲子晶體結(jié)構(gòu)凸顯其重要性。針對聲子晶體傳統(tǒng)帶隙計算方法存在精度差、效率低等問題，本文提出了聲子晶體結(jié)構(gòu)分析的小波有限元法，擬大副提高其計算效率。利用小波有限元法研究了聲

4、子晶體梁板類結(jié)構(gòu)的帶隙特性，并與傳統(tǒng)有限元法進(jìn)行了對比，討論了小波有限元法的有效性與優(yōu)越性；此外還研究了不同材料和幾何參數(shù)結(jié)構(gòu)的帶隙特性。針對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)所具有的高頻窄帶特性不利于應(yīng)用的問題，本文提出了兩種新型局域共振型聲子晶體結(jié)構(gòu)，即周期涂層結(jié)構(gòu)與連接板結(jié)構(gòu)，擬獲得較低頻率的寬帶隙特性。與傳統(tǒng)的二維聲子晶體結(jié)構(gòu)相比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)新型結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較低頻率范圍內(nèi)的寬帶隙，這將為聲子晶體的應(yīng)用提供了理論支撐。同時，本文還研究了其第一帶隙起始

5、與截止頻率處的位移模態(tài)和結(jié)構(gòu)的傳輸特性，并分析了其產(chǎn)生低頻寬帶隙的機(jī)理，最后進(jìn)行了實驗驗證研究?？傊?，本文結(jié)合理論模擬、計算仿真和實驗驗證，對聲子晶體帶隙特性進(jìn)行了深入的研究。為聲子晶體帶隙計算提供了精確、收斂性好的計算方法。研究了不同結(jié)構(gòu)形式和材料參數(shù)下帶隙的變化規(guī)律，為聲子晶體的設(shè)計提供理論依據(jù)，開展了二維連接板結(jié)構(gòu)的帶隙實驗研究，計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合。這些研究將推動聲子晶體在振動控制和噪聲隔離方面的應(yīng)用，具有一定的理論意義和工程