材料參數(shù)對(duì)三維固體聲子晶體帶隙的影響.pdf

1、聲子晶體（Phononic Crystal）是一種具有空間周期性結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)彈性波帶隙的復(fù)合材料。由于其豐富的物理特性，以及在隔音、降噪、減震等領(lǐng)域的應(yīng)用前景，有關(guān)聲子晶體的研究目前已成為力學(xué)、凝聚態(tài)物理、機(jī)械工程等眾多領(lǐng)域的重要方向之一。本文發(fā)展了計(jì)算三維聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的時(shí)域有限差分(Finite difference time domain， FDTD)方法，并驗(yàn)證了該方法的精確性與效率?；谒l(fā)展的FDTD方法，進(jìn)行了如下研究：<

2、br>　　 1．通過(guò)彈性波波動(dòng)方程的FDTD差分格式得到了直接影響三維固/固聲子晶體帶隙的材料參數(shù)，包括散射體和基體的橫波波速比ct1/ct2、波阻抗比zt1/zt2和泊松比v1、v2。
　　 2．研究了材料參數(shù)對(duì)三維固/固體系帶隙的影響，考慮了簡(jiǎn)立方、體心立方和面心立方三種晶格的體系。結(jié)果表明：散射體和基體的波速比和波阻抗比是決定聲子晶體帶隙的主要材料參數(shù)，泊松比相對(duì)于這兩個(gè)參數(shù)對(duì)帶隙的影響較小;帶隙僅存在于波阻抗比較大且波

3、速差異相對(duì)較小，或波速比較小且波阻抗差異相對(duì)較小的兩類材料區(qū)域內(nèi)；聲子晶體的帶隙中心頻率隨波速比的減小而降低，波速比是調(diào)控聲子晶體類型（布拉格散射或局域共振）和帶隙中心頻率的重要材料參數(shù)；相對(duì)于簡(jiǎn)立方，體心立方和面心立方晶格的聲子晶體更容易產(chǎn)生帶隙，且在填充率和材料相同的情況下得到的帶隙更寬。
　　 3．研究了三維孔隙固體聲子晶體的能帶特性。由理論分析得到，泊松比是直接決定體系能帶結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)。計(jì)算表明，在簡(jiǎn)立方、體心立方、面