多原子晶体中极化子的光学声子平均数

研究多原子晶体中极化子光学声子平均数的性质．采用线性组合算符和幺正变换方法，分别导出多原子晶体中强、弱耦合极化子的光学声子平均数．结果表明：对于弱耦合得到光学声子平均数是由不同支声子与电子耦合产生的声子平均数之和的通常结果，对于强耦合存在一个由于不同支声子之间交叉项贡献的附加声子平均数。     

声表面波声子晶体中的能带结构及带隙类型

声表面波声子晶体对于实现声表面波的精确操控有着非常重要的应用价值.针对两大类最为主要的声表面波声子晶体的结构类型,即:"凹陷"孔洞阵列型和"凸起"柱体阵列型,采用三维有限元方法,数值计算并获得了基于压电铌酸锂基底的声表面波声子晶体的能带结构,同时验证了声子晶体中所具有的声表面波带隙,并进一步分析了这两大类声表面波声子晶体中的各种本征模式所呈现的特征.结果表明,在这两大类声表面波声子晶体中,均可以存在由于带边布拉格散射导致的声表面波的部分(方向)带隙甚至全(方向)带隙;在"凸起"型声表面波声子晶体中,更是存在由于"凸起"结构中的局域共振而导致的局域共振带隙.局域共振带隙的频率可以远小于布拉格带隙所具有的频率,同时,其频率范围仅由局域共振体本身的几何形貌及声学参数决定,而与声子晶体整体的晶格常数或对称性无关.     

声子晶体结构在换能器匹配层中的应用

将声子晶体结构用于换能器匹配层中,利用声子晶体的能带特性改善换能器的匹配性能。研究了厚度振动超声换能器中声子晶体型匹配层的参数变化对换能器频带宽度、发射电压响应和辐射特性的影响,建立了声子晶体型匹配层厚度振动换能器等效电路模型,并利用传输矩阵计算了匹配层的声能量透射系数。研究结果表明:合理选择声子晶体型匹配层的材料和厚度,可以使换能器的频带宽度扩大一倍;并且将换能器的共振频率处于声子晶体结构的通带范围内,可以使声能量透射系数接近于1。     

二维三组元声子晶体Schoch效应及其调控

本文通过改变声子晶体表面的结构,调节表面一层的结构,观测到了二维声子晶体的Schoch效应,并且Schoch位移达到晶格常数的7.1倍.根据有限元方法计算超胞带结构及声压场图,分析了二维声子晶体Schoch效应产生的物理机理.由于表面结构影响,带结构通带中出现了一条类波导模,这种类波导模的存在使得入射波部分能量传导进表面层中,最终导致反射波束发生形变和偏移.通过改变声子晶体表面层包层半径,研究了声子晶体Schoch位移的变化规律,进一步增加表面层层数,实现了声子晶体Schoch效应的调控.本文的研究成果可为基于Schoch效应的声学传感器、声开关等声学器件的设计提供一定的理论参考与指导作用.     

一维三组元准周期结构声子晶体的透射性质

构造了一维三组元类Fibonacci、广义Fibonacci准周期结构声子晶体模型,研究弹性波在其中的传播和局域行为.对弹性波通过一维三组元复合结构声子晶体的透射系数进行数值计算,并与一维二组元复合结构声子晶体的透射系数作比较.结果表明:一维三组元准周期结构声子晶体可以获得比二组元复合结构声子晶体更宽的带隙,而且在带隙内有丰富的局域模式存在;三组元广义Fibonacci准周期结构声子晶体可用于弹性波/声波滤波器件的制作材料.     

极性晶体中极化子的声子平均数

采用改进的线性组合算符和幺正交换方法研究极性晶体中极化子的性质.导出了极性晶体中极化子的声子平均数与极化子的速度的关系.通过RbCl和AlSb晶体进行数值计算,结果表明：极性晶体中强弱耦合极化子的声子平均数均随极化子的速度的增加而增加.     

声子晶体应用基础研究概述

声子晶体的带隙特性、缺陷态特性和特殊的声学特性具有重要的应用价值。文章对声子晶体的基本概念和特征进行简要概述,总结了国内外声子晶在应用基础研究方面的成果以及国内有关声子晶体方面的专利发明情况,为深入声子晶体的应用研究提供依据。     

基于振动控制的一维声子晶体研究进展

一维声子晶体具有特殊的带隙特性和复合结构,在振动控制领域具有潜在应用价值．文章分析了一维声子晶体中的层状、杆状、管状结构的基本特征,归纳分析每种结构中材料参数周期性变化的三种规律,并对一维声子晶体在振动控制和抗震隔震两方面的研究成果进行了综述,针对一维声子晶体的实际应用研究提出应该注意的问题．     

基于颗粒阻尼的超结构在管状带式输送机中的应用

为了减少管状带式输送机启机后产生的振动所带来的不利影响,现设计一种颗粒阻尼型声子晶体板。通过有限元法对声子晶体带隙成因进行研究,并对颗粒阻尼型声子晶体板进行建模。利用COMSOL得到颗粒阻尼型声子晶体的能带与传递损失图形,并对非颗粒阻尼型声子晶体与颗粒阻尼型声子晶体进行传递损失分析。实验结果表明,颗粒型声子晶体减振效果达到70.43%,相比非颗粒型声子晶体增加37.42%。研究结果为颗粒阻尼型声子晶体在管带机上的减振应用提供理论支撑。     

二维声子晶体带隙影响因素研究

通过平面波展开法研究二维声子晶体能带结构的特性,并比较了六角与四方排列声子晶体中,不同填充比对禁带宽度的影响.通过数值计算,找到了W-Si体系声子晶体中可以获得最宽禁带的填充比与排列方式.     

桥梁预应力孔道注浆质量检测

 桥梁预应力孔道结构内部若存在不密实区或空洞等缺陷,会影响结构的承载能力和耐久性,因而孔道注浆质量的无损检测成为确保大型结构安全运营的关键措施.首先从理论上探讨了应力波检测预应力桥梁孔道注浆质量的原理和方法,提出了评价孔道注浆质量的参数,接着对应力波在预应力桥梁孔道注浆检测中的应用开展模型试验研究,进而进行现场检测分析,并与桥梁孔道注浆实际缺陷进行对比.结果表明,应力波法检测预应力桥梁孔道注浆质量信息全面,效果好,检测中所发现的缺陷位置与实际桥梁孔道注浆的缺陷位置有较好的一致性,且检测受环境干扰小,方便快捷,证实了应力波检测预应力桥梁孔道注浆质量的可行性、有效性和无损性.     

Winkler弹性地基上声子晶体梁带隙特性

 研究弹性地基上声子晶体梁的振动特性对于工程中的减振、隔振有一定指导意义.为揭示弹性地基上声子晶体Euler梁的振动特性,采用Euler梁理论、Winkler地基模型,通过有限元法计算出Winkler地基上声子晶体Euler梁弯曲振动能带结构.并与无地基作用下的声子晶体Euler梁能带结构的计算结果比较,揭示出地基约束对声子晶体Euler梁弯曲振动带隙的影响规律.同时,考虑材料的组分比对带隙的影响,结果体现出模型的振动衰减第一带隙范围及第二带隙范围的变化趋势.     

声子晶体在空腔板件振动控制中的应用研究

建立了局域共振声子晶体板状结构,在266.1~528.8 Hz频率范围内获得了最大幅值为35 dB的减振特性。对不同布置形式的声子晶体板进行了仿真和试验分析,二者结论基本一致。构建了局域共振声子晶体结构空腔,并结合有限元方法对空腔结构进行模态分析、带隙机理和共振带隙特性分析。得出声子晶体单元的不同布置位置和形式对声子晶体结构空腔的振动固有频率的影响。     

声子晶体材料与有源控制相结合的宽频噪声抑制方法

电力变压器噪声除了本体噪声产生的低频分量,还包含冷却风扇产生的中高频噪声。有源降噪方法对低频噪声控制性能好,且灵活可控,但降噪效果受制于通道数量。在不增加通道数量的前提下,为了拓宽降噪频率范围,提出声子晶体材料与有源控制相结合的降噪方法。以DSP为核心控制器搭建了基于LMS算法的双通道有源降噪系统,在此基础上开展了嵌入声子晶体材料的有源降噪系统降噪性能验证实验研究。实验结果表明,针对变压器100～400 Hz的低频噪声,双通道有源降噪系统单频最大降噪量约20 dB,多频总降噪量可达9 dB。设计了对500～1 000 Hz中高频噪声抑制作用明显的声子晶体材料,对600 Hz单频降噪量约14 dB。嵌入声子晶体材料的双通道有源降噪系统,最大总降噪量可达16 dB,优于单纯的有源降噪。可见,声子晶体材料与有源控制相结合,拓宽降噪频率范围、提高降噪性能的方法是可行性的。     

一维准周期结构声子晶体带隙特性的研究

提出一种层厚递变式一维准周期结构声子晶体模型,数值计算了弹性波通过该一维准周期结构声子晶体的透射系数,并与周期结构声子晶体的透射系数进行了比较.计算发现,利用准周期排列的特殊结构可以有效地调节声子晶体的带隙宽度和所在的频率范围.     

一种双局域共振型压电声子晶体梁的带隙与振动衰减特性

通过在环氧树脂梁上周期性黏贴压电层,并连接含有两个分支的谐振分流电路,构建了含压电分流电路的声子晶体梁结构。使用传递矩阵法(TM)计算压电声子晶体梁的带隙特性,发现这种压电声子晶体梁结构可产生两个局域共振带隙,并且这两个局域共振带隙都可以通过改变电路参数来调节位置和带宽等,这就可以很方便的对两个频段的弹性波的传播进行控制。采用有限元仿真分析计算压电声子晶体梁的振动传输特性,仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果为压电智能型声子晶体的波传播控制提供了一种新的手段。     

矩形晶格结构对二维固-液体系声子晶体能带结构的影响

运用多重散射理论计算了二维铁-水声子晶体在不同矩形晶格和不同填充率情况下的能带结构,并详细研究了矩形晶格长宽比和填充率对禁带宽度的影响.     

二维声子晶体板的声波能带结构

采用基于超元胞的平面波展开法研究了二维声子晶体板的声波能带结构,分析了二维声子晶体板的几何参数(板的厚度,圆柱体的半径和高)对声波能带的影响.研究结果表明：该声子晶体具有更优的带隙,带隙的调节机制更为简单,超元胞法是研究这一类声子晶体能带结构的一种有效方法.     

声子晶体导线的振动带隙特性

为了解决超、特高压输电线路的舞动问题,提出了一种由导线、间隔棒、弹簧振子组成的声子晶体导线。基于导线的振动微分方程与Bloch理论,建立了计算声子晶体导线振动能带结构的传递矩阵法,进而通过计算发现声子晶体导线在舞动常发的频率范围内具有局域共振型带隙特性。为了验证该带隙特性,以四分裂导线为例,应用有限元法计算了有限周期声子晶体导线的振幅和频率响应特性。结果表明,在带隙的频率范围内导线振动响应具有明显衰减,为输电线路减振防舞提供一种新思路。