1. 研究目的与意义
研究目的:
1、研究金属/粘弹性材料组合的一维声子晶体的振动特性。
2、通过理论分析通过理论分析、数值计算等方法分析几何尺寸及粘弹性材料(橡胶)性质对带隙频率的影响。
2. 国内外研究现状分析
近些年,关于声子晶体的研究越来越多。在国外,A.Diez等人通过在光纤中刻蚀声学光栅构成一维声子晶体实现了光纤的声光调制;F.Cervera等人采用弹性材料排列在空气中构成二维声子晶体实现了声学透镜的功能;美国国防部高级研究计划局(DARPA)在1999年对声子晶体的应用研究进行了大力资助,主要是针对声滤波器、振动和噪声隔离等领域。AN.lCeladn等最近对微结构声子晶体热导性进行研究,在极低温下,一维声子晶体出现量子限制,热导性降低,这在测辐射仪及量热计等方面又有着新的潜在应用前景。C.oGfafux等在可调谐声子带隙系统方面开展研究,提出通过改变系统排列形状来控制声子频率带隙,这对声子晶体的推广应用有着重要的意义。
在国内,近年来,国防科技大学系统地将声子晶体带隙原理引入典型的机械结构减振降噪设计中,实现了利用人工周期结构带隙特性控制结构中振动与声的传播,在带隙法、机理分析、优化设计、减振降噪应用探索等方面取得重要进展:研究了声子晶体梁板类结构的振动带隙特性;研究了流固耦合声子晶体管壳结构的带隙特性;研究了格栅、蜂窝夹层结构振动的传播特性;将压电片或分流电路周期贴附梁板结构,研究了主动、半主动的可调带隙特性。这些研究促进了声子晶体在机械结构减振降噪领域中的应用探索。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
1.查阅文献,了解声子晶体研究现状和减振方面的应用前景。
2.了解声子晶体的基本知识,包括声子晶体概念、声子晶体组成、声子晶体基本特征、声子晶体禁带形成机理以及声子晶体禁带的计算方法。
4. 研究创新点
1.结构在周期性排布时,会使机械波或声波的传输在某些频率范围内受到禁止,这种结构称为声子晶体,禁止传输的频率范围称为带隙。由于声子晶体具有这种独特的动力学滤波特性,使其在声滤波器、振动与噪声控制方面展示了广阔的应用前景。减振降噪在国防军工、飞机仪表、汽车、微机械等领域一直具有重要地位,是静音潜艇设计、飞机仪表隔振、汽车及发动机隔振、微机械精密加工等高技术的基础。声子晶体为这类问题的解决提供了全新的思路。
2 声子晶体的应用在很大程度上还处于展望阶段,但声子晶体具有的禁带特性、缺陷态特性使得它在减振、降噪、声学器件等方面有着潜在的广阔应用前景。在减振方面,运用声子晶体的禁带特性,可以为高精密机械加工系统提供特定频率范围内的无振动加工环境,从而保证加工精度;也可以为一些精密仪器设备提供一定频率范围内的无振动工作环境,进而提高工作参数精度,提高可靠性,延长其使用寿命。。声子晶体的声波禁带特性不仅在新型隔振降噪材料、飞机仪表隔振、汽车及发动机隔振、微机械精密加工等研究方面有重要的应用价值。
