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声子晶体弹性波带隙理论计算及实验研究

功能材料 2004年第5期35卷 657-659页

作者：温激鸿刘耀宗王刚赵宏刚国防科技大学三院机电工程研究所湖南长沙410073

　声子晶体是一种具有弹性波带隙的新型结构功能材料。本文在详细介绍声子晶体弹性波带隙计算方法———平面波展开法的基础上,采用该方法计算了一维金属/丁腈橡胶杆状结构声子晶体及二维空气中正方形排列的钢管阵列声子晶体的弹性波带... 详细信息

　声子晶体是一种具有弹性波带隙的新型结构功能材料。本文在详细介绍声子晶体弹性波带隙计算方法———平面波展开法的基础上,采用该方法计算了一维金属/丁腈橡胶杆状结构声子晶体及二维空气中正方形排列的钢管阵列声子晶体的弹性波带隙并进行了实验验证,实验结果同理论计算结果吻合较好。

关键词：声子晶体弹性波带隙晶格常数

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一维功能梯度材料声子晶体弹性波带隙研究

功能材料 2010年第A02期41卷 368-370,374页

作者：宿星亮高原文兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室土木工程与力学学院甘肃兰州730000

应用平面波展开法研究了由功能梯度材料周期复合而成的一维声子晶体中存在的弹性波带隙特征,并得到第一阶带隙归一化起始频率、截止频率和宽度随功能梯度材料表面材料常数、指数因子和组分比变化的关系图。并对功能梯度材料声子晶体与... 详细信息

应用平面波展开法研究了由功能梯度材料周期复合而成的一维声子晶体中存在的弹性波带隙特征,并得到第一阶带隙归一化起始频率、截止频率和宽度随功能梯度材料表面材料常数、指数因子和组分比变化的关系图。并对功能梯度材料声子晶体与常规材料声子晶体帯隙特征进行了比较,结果表明,功能梯度材料声子晶体较常规材料声子晶体在相同范围内能够出现更多阶带隙结构。这些结果为功能梯度材料声子晶体在工程实际中的广泛应用提供了理论依据和指导。

关键词：声子晶体功能梯度材料弹性波带隙

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三角晶格固/气型声子晶体的弹性波带隙结构

材料导报 2009年第12期23卷 17-19页

作者：胡家光张晋敬守勇文山师范高等专科学校数理系文山663000 云南大学物理科学技术学院昆明650091 深圳大学光电子学研究所深圳518060

将椭圆钢柱散射体引入到三角晶格固/气型声子晶体中,用平面波法计算了其带隙结构。研究表明,通过降低散射体横截面的对称度,可在几乎不改变带隙中心频率的条件下获得更宽的低频带隙,还能在极低的填充率下实现低频带隙。随着填充率的增大... 详细信息

将椭圆钢柱散射体引入到三角晶格固/气型声子晶体中,用平面波法计算了其带隙结构。研究表明,通过降低散射体横截面的对称度,可在几乎不改变带隙中心频率的条件下获得更宽的低频带隙,还能在极低的填充率下实现低频带隙。随着填充率的增大,带隙变宽,中心频率下降。当散射体绕其中心轴的旋转角度小于60°时,带隙宽度随旋转角度的增大而减小,但带隙中心频率基本不受影响。

关键词：声子晶体能带结构弹性波带隙平面波法

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一维声子晶体弹性波带隙计算的小波方法

中国科学（G辑） 2007年第4期37卷 544-551页

作者：闫志忠汪越胜北京交通大学工程力学研究所北京100044

发展了一种基于小波的一维声子晶体弹性波带隙计算方法.将弹性波场在小波基上展开,于是得到一个关于自适应计算小波积分的一般矩阵特征值问题.将该方法应用到二元体系的声子晶体,与传统平面波展开法相比,该方法的计算结果与之相符合,而... 详细信息

发展了一种基于小波的一维声子晶体弹性波带隙计算方法.将弹性波场在小波基上展开,于是得到一个关于自适应计算小波积分的一般矩阵特征值问题.将该方法应用到二元体系的声子晶体,与传统平面波展开法相比,该方法的计算结果与之相符合,而且可在得到同样计算精度的条件下,显著降低计算量,提高计算速度.另外,小波的自适应也使得该方法有可能计算更复杂的声子结构.

关键词：声子晶体弹性波带隙小波方法平面波展开法

含有功能梯度材料的一维声子晶体弹性波带隙研究

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含有功能梯度材料的一维声子晶体弹性波带隙研究

含内部连接体的二维声子晶体弹性波宽频带隙特性

中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）

作者：宿星亮高原文兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室土木工程与力学学院

应用平面波展开法研究了由常规材料和功能梯度材料交替复合而成的材料常数宏观上呈连续变化的一维声子晶体中存在的弹性波带隙特征,并得到第一阶带隙归一化起始频率、截止频率和宽度随材料组分比和功能梯度材料指数因子变化的关系图。... 详细信息

应用平面波展开法研究了由常规材料和功能梯度材料交替复合而成的材料常数宏观上呈连续变化的一维声子晶体中存在的弹性波带隙特征,并得到第一阶带隙归一化起始频率、截止频率和宽度随材料组分比和功能梯度材料指数因子变化的关系图。并对其带隙与不含功能梯度材料的常规材料声子晶体帯隙特征进行了比较,结果表明:含有功能梯度材料的声子晶体较常规声子晶体前两阶带隙归一化起始频率升高。这些结果为含有功能梯度材料的声子晶体在工程实际中的广泛应用提供了理论依据和指导。

关键词：声子晶体功能梯度材料弹性波带隙

来源： cnki会议评论

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声学学报 2018年第3期43卷 392-398页

作者：江卫锋殷鸣向召伟陈海军殷国富四川大学制造科学与工程学院

声子晶体的弹性波带隙特性使得它在开发用于减振降噪的新型功能材料方面具有广阔应用前景。为获得宽频大带隙,改进了一种含连接体的正方晶格声子晶体结构.利用有限元法计算并分析了不同结构配置下其能带特性和振动模态。数值结果表明,... 详细信息

声子晶体的弹性波带隙特性使得它在开发用于减振降噪的新型功能材料方面具有广阔应用前景。为获得宽频大带隙,改进了一种含连接体的正方晶格声子晶体结构.利用有限元法计算并分析了不同结构配置下其能带特性和振动模态。数值结果表明,单胞中同时引入新的质量块以及连接体将对原连接体的自由振动模态产生抑制作用,可在原分离的两带隙频率范围内获得相对带宽超过100%的单一宽频带隙。此外,通过调整几何尺寸、连接体数目、结构对称性等参数可进一步调控结构带隙特性。

关键词：弹性波带隙能带特性声子晶体连接体宽频二维振动模态结构配置

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薄板状周期栅格结构中弹性波传播特性研究

物理学报 2007年第4期56卷 2298-2304页

作者：温激鸿郁殿龙王刚赵宏刚刘耀宗国防科学技术大学机电工程研究所长沙410073

相位常数面可以描述特定频率、特定结构中波的传播方向及传播区域.将相位常数面这一分析方法应用于薄板状周期栅格结构中弹性波传播特性的研究,采用集中质量法计算了周期栅格结构的相位常数面,得到了直观的三维能带结构图.相位常数面可... 详细信息

相位常数面可以描述特定频率、特定结构中波的传播方向及传播区域.将相位常数面这一分析方法应用于薄板状周期栅格结构中弹性波传播特性的研究,采用集中质量法计算了周期栅格结构的相位常数面,得到了直观的三维能带结构图.相位常数面可以用二维等高线图描述,通过计算等高线上每一点的法线方向,得到了在特定通带频率下弹性波的传播方向及传播区域.这些研究对于通带频率范围内的弹性波传播特性具有重要意义.

关键词：声子晶体弹性波带隙集中质量法相位常数面

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周期离散支承钢轨垂向振动带隙特性分析

中国科学：技术科学 2020年第12期50卷 1563-1576页

作者：冯青松杨舟郭文杰陆建飞梁玉雄雷晓燕华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心南昌330013 江苏大学土木工程与力学学院镇江212013

本文将周期轨道结构简化为周期离散支承钢轨结构,对其垂向振动带隙特性进行了研究.将钢轨等效为Timoshenko梁,通过平面波展开法计算了周期轨道结构垂向振动带隙特性,与采用实体单元的有限元法进行了比较,并进一步分析了各阶带隙频率的... 详细信息

本文将周期轨道结构简化为周期离散支承钢轨结构,对其垂向振动带隙特性进行了研究.将钢轨等效为Timoshenko梁,通过平面波展开法计算了周期轨道结构垂向振动带隙特性,与采用实体单元的有限元法进行了比较,并进一步分析了各阶带隙频率的物理意义.结果表明,0~1500 Hz范围内,采用Timoshenko梁模型能够准确地表征周期性轨道结构带隙特性.然后利用有限元法计算了有限周期轨道结构的振动传输特性,并通过钢轨传输特性实验进一步验证了其带隙特性,紧接着分析了轨道结构中不同阻尼对带隙特性的影响.接着采用功率流法分析了有限周期轨道结构中能量的传播特性,最后分析了轨道结构垂向振动各阶带隙频率与纵向温度力之间的关系,并探讨了扣件刚度、扣件间距的影响.分析结果表明,周期性轨道结构能量流也具有带隙特性,禁带范围内输入轨道功率流很少,而通带能大幅度输入功率流;周期轨道结构垂向振动第二阶带隙起始频率B(1014.41 Hz)、截止频率C(1030.06 Hz)可作为无缝线路钢轨内部温度力大小的主要评价指标.周期轨道结构中带隙特性有利于更深入地理解轨道结构中振动波的传播特性,并为铁路振动和噪声控制提供了一个新的思路.

关键词：周期离散支承钢轨弹性波带隙平面波展开法振动传递特性功率流钢轨温度力

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三维金刚石晶格声子晶体超宽频带隙特性研究

振动与冲击 2018年第13期37卷 190-194,209页

作者：江卫锋殷鸣向召伟谢罗峰殷国富四川大学制造科学与工程学院成都610065

为获得宽频带隙,设计了一种三维声子晶体结构,由位于金刚石晶格格点的介质球通过连接柱连接形成。利用有限元法计算了声子晶体的能带结构、振动模态和透射谱。数值计算结果表明,该结构可以得到相对带隙宽度达到144.5%的超宽频弹性波带... 详细信息

为获得宽频带隙,设计了一种三维声子晶体结构,由位于金刚石晶格格点的介质球通过连接柱连接形成。利用有限元法计算了声子晶体的能带结构、振动模态和透射谱。数值计算结果表明,该结构可以得到相对带隙宽度达到144.5%的超宽频弹性波带隙。介质球和连接柱的共振是宽频带隙产生的主要原因,介质球和连接柱直径的变化显著影响带隙边界和带隙宽度。此外,还利用平面波展开法计算了该结构的光子能带结构。结果显示该结构在具有超宽频弹性波带隙的同时还可获得一定宽度的光子带隙。该金刚石晶格"球-柱"结构可用于减振降噪材料和新型声光器件的设计开发。

关键词：声子晶体弹性波带隙有限元法光子带隙