反平面波在一维液体饱和多孔声子晶体中的传播特性

作     者：张书燕 王艳锋 ZHANG Shuyan;WANG Yanfeng

作者机构：北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 天津大学机械工程学院天津300350 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2022年第41卷第9期

页      面：283-289页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家科学自然基金(11702017)。 

主　　题：声子晶体 液体饱和多孔介质 反平面波 传递矩阵法 刚度矩阵法 

摘      要：基于Biot理论和Bloch理论,研究了反平面波在一维液体饱和多孔声子晶体中的传播特性。求解液体饱和多孔介质中反平面波的波动方程;利用界面应力-位移连续条件得到了相邻单胞的传递矩阵,将传递矩阵和Bloch理论相结合计算了单胞的复能带结构;并且利用刚度矩阵法计算声子晶体的响应谱。分析了液体黏度系数、孔隙率和材料组分比对反平面波传播特性的影响。结果表明:随着黏度系数的增大,复能带的虚部先增大后减小,相应的传输先减弱后增强,复能带的实部在布里渊区边界处先变光滑后又变尖角。这些现象与黏性对快纵波的影响是一致的;随着孔隙率的增大,两种多孔介质的密度差变大,导致带隙变宽,带隙内的衰减增强;与快纵波不同的是高频通带对应的虚部仍然为零,这是由于反平面波和慢纵波之间不会发生相互作用;减小材料组分比发现第一条带隙变宽,带隙内的衰减增强,然而第二条带隙先变宽再变窄,带隙内的衰减先增强后减弱。估算的带隙中心频率值和数值结果基本一致。