方柱转动情况下二维声子晶体的声波带隙结构

用平面波展开法研究方形钨柱在环氧树脂基体中呈正方形排列和三角形排列时的带隙以及方柱转动对带隙结构的影响. 研究结果表明： 在相同的填充率下, 钨柱按三角形排列比按正方形排列更容易具有较宽的完全带隙;在任意的填充率下, 当钨柱按正方形排列时, 系统的最低完全带隙相对宽度随着转动角度的增加而变窄;当按三角形排列时, 系统的最低完全带隙相对宽度随着转动角度的增加先变宽, 后变窄;插入体的填充率越高, 方柱转动对系统带隙的影响越大.     

Acoustic band gaps of two-dimensional three-component composite

Numerical analyses of the band-gaps in the two-dimensional three-component periodic composite are presented in this paper. The three-component composite is composed of an array of coated cylinders embedded in a resin. The coated cylinder consists of a hard inner core and a soft coating, which has much smaller wave velocity and mass density than the matrix and the inner material. The calculated band gaps appear in a lower frequency domain in contrast to the two-component counterpart composite because of the localized resonance in the elastically soft coating ring. The influence of the properties of the different coating materials and the geometry of the crystal on the band gaps is also investigated.     

Band gaps of elastic waves in 1-D phononic crystals with imperfect interfaces

Band gaps of elastic waves in 1-D phononic crystals with imperfect interfaces were studied. By using the transfer matrix method (TMM) and the Bloch wave theory in the periodic structure, the dispersion equation was derived for the periodically laminated binary system with imperfect interfaces (the traction vector jumps or the displacement vector jumps). The dispersion equation was solved numerically and wave band gaps were obtained in the Brillouin zone. Band gaps in the case of imperfect interfaces were compared with that in the case of perfect interfaces. The influence of imperfect interfaces on wave band gaps and some interesting phenomena were discussed.     

超声频段内声子晶体滤波器的设计与仿真

目前,超声技术被广泛使用,超声频段内期望信号的质量成为关键因素。利用平面波展开法设计一种局域共振型声子晶体结构的带阻滤波器,对10 MHz以内的超声频段进行仿真分析。得出频率在4.5 MHz以下和7.25~10 MHz为通带,该频段内亦可实现信号增强;4.5~7.25 MHz为禁带,具有较好的滤波作用。所设计的声子晶体结构体积较小,可适用于小尺寸的超声探头前端,实现原始的非电量信号直接滤波。     

声子晶体梁边界态的强化学习设计方案与本征模式分析

研究周期性阶梯截面声子晶体梁,在理论推导的基础上通过建立强化学习模型框架实现了预期带隙的结构设计功能,提出了从本征模式的角度确定边界态频率的方法,并分别通过对整体结构和半结构的透反射分析验证该方法的准确性。在此基础上,检验了所设计的边界态对弹性波的鲁棒传输特性。提出的强化学习设计方案和本征模式分析边界态的方法使声子晶体梁边界态的设计分析简单易行,有助于推动设计边界态以实现弹性波精准调控的研究。     

三维声子晶体带隙与散射体取向的关系

研究了散射体的取向对二组元三维声子晶体带结构的影响.应用平面波展开法计算了3种结构的三维声子晶体的带结构,结果表明：通过改变散射体的取向可以调节带隙大小,对于简立方和面心立方结构的声子晶体,最低带隙宽度随着散射体的旋转角的增加而减小,而对体心立方结构的声子晶体,最低带隙宽度随着散射体旋转角的增加而增加.     

本征模式匹配理论在经典波传播中的应用

基于光栅结构的计算方法,发展了一个本征模式匹配理论用以研究和计算经典波在周期结构媒质中的传播行为,这个新的处理人工周期结构的计算方法已被用于固体/固体、液体/液体、空气/刚体等类型的声子晶体研究中,同时它也被成功地扩展至研究具有拓扑结构底部的液体表面波的频带结构及透射性质.笔者的研究结果显示了该理论方法的高效性.     

方柱复式氮化硼结构固／气型声子晶体的带隙研究

将复式氮化硼（BN）结构引入固／气型声子晶体中,基元中有两个边长不同的正方柱体,用平面波法研究了其带隙结构,三角格子和石墨结构作为BN结构的特殊情况被包含在其中。研究发现,通过改变两正方柱体的填充率、截面边长比及绕其中心轴的旋转角度,就可调节整个声子晶体的带隙结构和范围,从而实现有选择性的滤波。与简单三角格子相比,普通复式BN结构及石墨结构更容易在小体积及低填充率条件下获得低频宽带隙。     

P波地震衰减的声子晶体效应

研究储层中周期性复合介质的声带隙效应, 给出一种地震波衰减机制. 将周期分层孔隙介质模型看作一维声子晶体, 采用改进的反射透射系数矩阵方法研究平面P波在其中传播时的声带隙现象. 结果表明, 当两种介质特征纵波速度不同时, 在满足晶格厚度为平均纵波半波长整数倍的频率处, 出现了一系列阻带, 且低频阻带的宽度和衰减正比于该速度差异. 不相溶流体的混合饱和与孔隙度的变化与颗粒和骨架参数的变化相比,  其低频阻带具有更大的带宽和衰减. 当晶格厚度为几米至几十米时, 低频阻带处于地震频率范围内.       

二维正方形结构的液体声子晶体的声波带隙

用改进平面波方法研究了正方形点阵排列的水—汞体系中正方框柱对带隙的影响。