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基于集中质量法的一维声子晶体弹性波带隙计算 被引量：111
1
作者 温激鸿 王刚 +1 位作者 刘耀宗 郁殿龙 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期3384-3388,共5页
通过将一维声子晶体中的原胞简化为有限多个自由度的弹簧振子结构 ,引入了一种基于集中质量法的一维声子晶体弹性波带隙计算方法 .与传统平面波展开法相比 ,该方法的计算结果与之相符合 ,而且在收敛性方面较之有很大改善 .通过使用集中... 通过将一维声子晶体中的原胞简化为有限多个自由度的弹簧振子结构 ,引入了一种基于集中质量法的一维声子晶体弹性波带隙计算方法 .与传统平面波展开法相比 ,该方法的计算结果与之相符合 ,而且在收敛性方面较之有很大改善 .通过使用集中质量法 ,可在得到同样计算精度的条件下 ,显著降低计算量 。 展开更多
关键词 声子晶体 一维 带隙 弹性波 收敛性 弹簧振子 平面波展开 集中质量法 计算精度 计算速度
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声子晶体研究概述 被引量：52
2
作者 温激鸿 韩小云 +2 位作者 王刚 赵宏刚 刘耀宗 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期364-367,共4页
　声子晶体是一种新型的声学功能材料,对声子晶体的研究引起了各国研究机构的极大关注。文章介绍了声子晶体的概念及基本特征,阐述了声子晶体禁带机理及声子晶体的各种潜在应用领域,最后对声子晶体的研究发展作了展望。
关键词 声子晶体 声学功能材料 禁带机理 弹性波禁带 减振降噪
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基于平面波算法的二维声子晶体带结构的研究 被引量：32
3
作者 齐共金 杨盛良 +1 位作者 白书欣 赵恂 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期668-671,共4页
介绍了平面波算法计算声子晶体带结构的分析过程 ,计算了二维双组分液相体系声子晶体的带结构 .结果表明 ,四氯化碳 水银体系比水银 四氯化碳体系更容易产生带隙 .随分散相填充分数f的增加 ,四氯化碳 水银体系声子晶体带隙宽度ΔΩ先... 介绍了平面波算法计算声子晶体带结构的分析过程 ,计算了二维双组分液相体系声子晶体的带结构 .结果表明 ,四氯化碳 水银体系比水银 四氯化碳体系更容易产生带隙 .随分散相填充分数f的增加 ,四氯化碳 水银体系声子晶体带隙宽度ΔΩ先增加 ,后减小 ,当f=0 2 2 9时 ,有最大值ΔΩ =0 5 4 9;水银 四氯化碳体系的带隙宽度一直增大 ,当f=0 5 5 4时 ,有最大值ΔΩ =0 5 15 ;f一定时 ,改变分散相单元的几何尺寸和点阵常数 ,带隙宽度ΔΩ保持不变 . 展开更多
关键词 二维声子晶体 声子带隙 平面波算法 带结构 液相体系
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声子晶体的研究进展及应用前景 被引量：34
4
作者 张荣英 姜根山 +1 位作者 王璋奇 吕亚东 《声学技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期35-42,共8页
声子晶体是近10年来提出的一类概念、声学材料,这种周期性结构所具有的声波带隙特性可以认为具有某种过滤效应,即当多种频率的振动或声波通过此类晶体时,由于布拉格散射,便会分裂为导带和禁带,处于禁带频率范围内的振动或声波将被禁止... 声子晶体是近10年来提出的一类概念、声学材料,这种周期性结构所具有的声波带隙特性可以认为具有某种过滤效应,即当多种频率的振动或声波通过此类晶体时,由于布拉格散射,便会分裂为导带和禁带,处于禁带频率范围内的振动或声波将被禁止在晶体中传播,而处于导带频率范围内的振动或声波则能顺利通过声子晶体。通过求解声波在晶体中的波动方程可以设计所需要的声子禁带和导带。文中对声子晶体的概念和基本特征、研究进展、理论方法、潜在应用等方面进行了阐述,并对声子晶体的研究工作进行了展望。 展开更多
关键词 声子晶体 声子禁带 局域态 声学滤波器 隔振降噪
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一维杆状结构声子晶体扭转振动带隙研究 被引量：35
5
作者 郁殿龙 刘耀宗 +2 位作者 王刚 温激鸿 邱静 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期104-106,共3页
从椭圆杆的扭转振动方程出发,利用平面波展开法,给出了无限周期结构的一维声子晶体杆的扭转振动能带结构。发现一维声子晶体具有扭转振动带隙,并且分析了椭圆形状对带隙频率的影响。利用有限元方法计算了有限周期结构的椭圆杆的扭转振... 从椭圆杆的扭转振动方程出发,利用平面波展开法,给出了无限周期结构的一维声子晶体杆的扭转振动能带结构。发现一维声子晶体具有扭转振动带隙,并且分析了椭圆形状对带隙频率的影响。利用有限元方法计算了有限周期结构的椭圆杆的扭转振动频率响应,在带隙频率范围内频率响应具有明显的衰减。扭转振动是噪声及振动控制领域研究的主要对象之一,周期结构杆中存在扭转振动带隙为减振理论与应用提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 声子晶体 扭转振动 振动带隙
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多振子梁弯曲振动中的局域共振带隙 被引量：29
6
作者 文岐华 左曙光 魏欢 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期240-246,共7页
从梁的弯曲振动方程出发.利用传递矩阵法,给出了无限周期结构的一维多振子声子晶体梁的弯曲振动能带结构.并利用有限元方法计算路有限周期结构梁的弯曲振动频率响应.建立了多振子声子晶体梁的简化模型,推导出带隙起始截止频率公式.结果... 从梁的弯曲振动方程出发.利用传递矩阵法,给出了无限周期结构的一维多振子声子晶体梁的弯曲振动能带结构.并利用有限元方法计算路有限周期结构梁的弯曲振动频率响应.建立了多振子声子晶体梁的简化模型,推导出带隙起始截止频率公式.结果表明:一维多振子声子晶体梁具有比单振子声子晶体梁更宽更丰富的振动带隙,可应用于呈倍频关系的减振降噪中;振动在带隙频率范围内频率响应具有明显的衰减;所建立的简化模型与理论模型结果符合较好.研究工作为梁类结构的减振提供一种新的思路. 展开更多
关键词 声子晶体 多振子梁 局域共振 带隙
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大弹性常数差二维声子晶体带隙计算中的集中质量法 被引量：15
7
作者 王刚 温激鸿 +2 位作者 刘耀宗 郁殿龙 温熙森 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期1247-1252,共6页
通过引入振动力学中的连续系统离散化的思想 ,将一维集中质量法延伸至二维 ,提出一种二维声子晶体带隙特性计算的集中质量法 .进而采用该算法对两种正方晶格的二维声子晶体的带结构进行了计算 ,计算结果与传统的平面波展开法相符合 .通... 通过引入振动力学中的连续系统离散化的思想 ,将一维集中质量法延伸至二维 ,提出一种二维声子晶体带隙特性计算的集中质量法 .进而采用该算法对两种正方晶格的二维声子晶体的带结构进行了计算 ,计算结果与传统的平面波展开法相符合 .通过对计算结果以及两种算法收敛性的分析 ,发现集中质量法的收敛性对组成声子晶体的不同材料弹性参数差不敏感 ,这使得该算法在计算大弹性常数差二维声子晶体的带隙特性时较平面波展开法收敛速度更快 .此外 ,集中质量法对二维声子晶体单元形状没有特殊要求 ,这使得它更加适用于声子晶体带隙特性的计算 . 展开更多
关键词 声子晶体 带隙 二维 收敛性 带结构 平面波展开 振动力学 集中质量法 弹性参数 形状
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薄板状周期栅格结构中弹性波传播特性研究 被引量：19
8
作者 温激鸿 郁殿龙 +2 位作者 王刚 赵宏刚 刘耀宗 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期2298-2304,共7页
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... 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. 展开更多
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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声子晶体结构在汽车制动降噪中的理论研究及应用 被引量：19
9
作者 沈礼 吴九汇 陈花玲 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期293-297,共5页
基于弹性波在声子晶体结构中传播时会产生弹性波带隙，即特定频率范围的弹性波被禁止传播这一特性，为降低高频的制动噪音，将声子晶体这一新结构引入到汽车盘式制动装置中。通过对汽车制动噪音频谱的分析，得到高频噪音比较集中的频段... 基于弹性波在声子晶体结构中传播时会产生弹性波带隙，即特定频率范围的弹性波被禁止传播这一特性，为降低高频的制动噪音，将声子晶体这一新结构引入到汽车盘式制动装置中。通过对汽车制动噪音频谱的分析，得到高频噪音比较集中的频段。通过设计专用的二维空气柱/钢体系正方格子声子晶体结构（体积占有率为40％），使高频噪声集中频段（2000-2500Hz）落于声子禁带中，以达到降噪的目的。与传统的制动降噪技术相比，利用声子晶体结构的降噪装置具有频带宽和降噪量大的优越性。通过实验装置验证了声子晶体降噪结构的可行性，在2000～2500Hz范围内，声压的降低幅值最大可达25dB，平均降噪量可达13dB以上，即对汽车刹车减噪起到了明显的效果。 展开更多
关键词 声子晶体 声学禁带 制动噪声 频谱分析
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空气中周期管阵列的声波禁带研究 被引量：12
10
作者 赵宏刚 韩小云 +1 位作者 温激鸿 王刚 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期68-70,共3页
本文以不锈钢管正方形排列在空气中形成的二维声子晶体为对象 ,使用平面波展开法计算并通过实验测试的方法 ,分析了该二维声子晶体的声波禁带 ,讨论了晶格常数对声波禁带的影响。结果表明 ,随着晶格常数的减小 ,ΓX方向禁带宽度增加 ,... 本文以不锈钢管正方形排列在空气中形成的二维声子晶体为对象 ,使用平面波展开法计算并通过实验测试的方法 ,分析了该二维声子晶体的声波禁带 ,讨论了晶格常数对声波禁带的影响。结果表明 ,随着晶格常数的减小 ,ΓX方向禁带宽度增加 ,禁带上下边界频率增大。 展开更多
关键词 不锈钢管 声波禁带 平面波展开法 声子晶体 晶格常数
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用于汽车低频振动控制的局域共振声子晶体 被引量：17
11
作者 麻乘榕 邵晨 +3 位作者 万庆冕 王晓娜 程营 刘晓峻 《应用声学》 CSCD 北大核心 2018年第1期152-158,共7页
低频振动的控制是评估汽车舒适性的重要指标。针对汽车板件结构的低频振动控制问题,提出了一种基于局域共振机理的新型准二维声子晶体板。其结构由单侧复合圆柱共振单元周期排布在基板上构成。通过有限元方法得到了该结构的带隙特性,并... 低频振动的控制是评估汽车舒适性的重要指标。针对汽车板件结构的低频振动控制问题,提出了一种基于局域共振机理的新型准二维声子晶体板。其结构由单侧复合圆柱共振单元周期排布在基板上构成。通过有限元方法得到了该结构的带隙特性,并结合其振型和传输谱分析了低频完全带隙的形成机理。研究表明,不同形式的板振动模式与圆柱共振单元的局域共振模式相互耦合形成面内带隙与面外带隙,两者叠加形成完全带隙。进一步研究发现,通过改变结构的材料和尺寸参数可以将共振带隙调节到满足实际应用要求的极低频范围,可在低于100 Hz的频段形成完全带隙,并可在更宽的频带内抑制z方向振动的弯曲波,为声子晶体在车身板件减振中的实际应用提供了依据。 展开更多
关键词 声子晶体 振动控制 局域共振 完全带隙中图法分类号
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一维花岗岩/丁腈橡胶声子晶体的带隙及其应用 被引量：13
12
作者 胡家光 张晋 +1 位作者 张茜 郭俊梅 《云南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期504-508,517,共6页
采用集中质量法计算了一维花岗岩／丁腈橡胶声子晶体的振动带隙，研究了集中质量数、晶格常数、组分比及丁腈橡胶的粘弹性对带隙的影响．结果表明，增加集中质量数能提高带隙精度，晶格常数及组分比对带隙结构有较大影响，而丁腈橡胶的... 采用集中质量法计算了一维花岗岩／丁腈橡胶声子晶体的振动带隙，研究了集中质量数、晶格常数、组分比及丁腈橡胶的粘弹性对带隙的影响．结果表明，增加集中质量数能提高带隙精度，晶格常数及组分比对带隙结构有较大影响，而丁腈橡胶的粘弹性能增大带隙宽度．根据以上结论，对声子晶体的材料参数和结构参数进行了优化，设计出1种能屏蔽人耳最敏感的1．5～2．5kHz噪声的一维声子晶体． 展开更多
关键词 声子晶体 振动带隙 集中质量法 弹簧振子
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轨道交通周期型声屏障带隙特性及其降噪性能 被引量：15
13
作者 易强 王宇航 +2 位作者 高鑫 赵才友 王平 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1263-1270,共8页
基于声子晶体带隙理论提出气固周期型声屏障,基于Bloch定理,采用传递矩阵法研究周期型声屏障声波带隙特性,同时建立有限元模型对带隙进行验证;分析固体材料密度、声速及填充率对周期型声屏障带隙的影响;输入实测轮轨噪声声源,分别研究... 基于声子晶体带隙理论提出气固周期型声屏障,基于Bloch定理,采用传递矩阵法研究周期型声屏障声波带隙特性,同时建立有限元模型对带隙进行验证;分析固体材料密度、声速及填充率对周期型声屏障带隙的影响;输入实测轮轨噪声声源,分别研究直立式与全封闭周期型声屏障对轮轨噪声的控制效果。研究结果表明:气固周期型声屏障中固体材料密度的增加可以显著降低带隙起始频率,同时使截止频率升高、带隙宽度增大;当固体材料填充率取为0.5时,带隙起始频率最低,而截止频率随填充率增大而升高;直立式周期型声屏障比同等质量单一材质声屏障的降噪效果提高2~3 dB,而引入带隙后的全封闭周期型声屏障降噪效果可提高3~5 dB。 展开更多
关键词 轨道交通 声子晶体 声屏障 带隙 噪声控制
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局域共振声子晶体板的减振降噪研究 被引量：14
14
作者 郭旭 崔洪宇 洪明 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期509-516,共8页
针对船舶设备及结构的振动噪声控制问题,提出一种附加圆柱型振子的声子晶体板结构。基于周期结构的Bloch定理,采用有限元方法对声子晶体板的带隙特性进行计算,并通过振动传递率和隔声损失来描述声子晶体板的隔振及隔声效果,在此基础上... 针对船舶设备及结构的振动噪声控制问题,提出一种附加圆柱型振子的声子晶体板结构。基于周期结构的Bloch定理,采用有限元方法对声子晶体板的带隙特性进行计算,并通过振动传递率和隔声损失来描述声子晶体板的隔振及隔声效果,在此基础上分析了散射体几何参数及布置形式对隔振及隔声效果的影响。研究表明,声子晶体板在特定频率范围内具有很好的隔振及隔声效果,通过合理设计散射体几何参数及布置形式,可以实现结构的低频宽带隔振及宽带隔声,在船舶振动噪声领域中具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 声子晶体 带隙特性 船舶结构 减振降噪
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二维正方点阵液态声子晶体的带隙计算 被引量：9
15
作者 齐共金 杨盛良 +1 位作者 白书欣 赵恂 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期103-106,共4页
介绍了计算二维正方点阵液态声子晶体带隙的PWM法。在四氯化碳/水银复合体系中发现了完全带隙,当四氯化碳填充分数为约22%时带隙宽度达到最大值。研究了三种不同截面形状的填充物,其中,圆形截面填充物体系比方形截面及其45°旋转的... 介绍了计算二维正方点阵液态声子晶体带隙的PWM法。在四氯化碳/水银复合体系中发现了完全带隙,当四氯化碳填充分数为约22%时带隙宽度达到最大值。研究了三种不同截面形状的填充物,其中,圆形截面填充物体系比方形截面及其45°旋转的体系更有利于产生宽带隙。对圆形截面填充物体系,当填充分数为f=0 229时有最宽带隙ΔΩ=0 5497。将填充物和基体交换,即水银/四氯化化碳复合体系中,所得到的带隙宽度显著减小。 展开更多
关键词 液态声子晶体 带隙计算 PWM 二维正方点阵 声学功能复合材料 周期性结构
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声子晶体与汽车振动噪声控制 被引量：10
16
作者 赵树恩 李以农 +1 位作者 郑玲 谢敏松 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期84-86,95,共4页
声子晶体是一种具有弹性波带隙的周期性结构功能材料,振动频率在声子晶体带隙范围内的振动会被抑制或禁止传播,它所具有的这种弹性波带隙特性为减振技术的发展提供了一种新的可能。在介绍声子晶体的基本理论及特征的基础上,阐述了声子... 声子晶体是一种具有弹性波带隙的周期性结构功能材料,振动频率在声子晶体带隙范围内的振动会被抑制或禁止传播,它所具有的这种弹性波带隙特性为减振技术的发展提供了一种新的可能。在介绍声子晶体的基本理论及特征的基础上,阐述了声子晶体在振动与噪声控制领域的研究现状及声子晶体在汽车减振降噪方面的应用。 展开更多
关键词 声子晶体 带隙 振动 噪声控制
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声子晶体板中低频宽禁带的形成机理 被引量：11
17
作者 李锁斌 窦益华 +1 位作者 陈天宁 万志国 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期159-166,共8页
针对局域共振型声子晶体在低频处难以实现宽禁带的问题,提出了一种新型声子晶体结构并探究了声子晶体板中低频宽禁带的形成机理。该结构由互置型振子周期性阵列于一个二维二组元声子晶体板两边构成,采用有限元方法对其禁带特性和禁带形... 针对局域共振型声子晶体在低频处难以实现宽禁带的问题,提出了一种新型声子晶体结构并探究了声子晶体板中低频宽禁带的形成机理。该结构由互置型振子周期性阵列于一个二维二组元声子晶体板两边构成,采用有限元方法对其禁带特性和禁带形成机理进行理论研究发现:板波模式与振子的振动模式依据模态叠加原理,通过主导系统主模态的方式,影响着禁带的形成;当振子与基板二者主模态一致时,相互发生耦合,振子通过强烈抑制基板主模态,使的板内无波传播模式,进而形成面内、面外两种宽频子禁带;振子的振动模式是影响禁带宽度的决定因素,当其为整体振动模式时,对基板主模态的抑制作用最大,形成宽频禁带。仿真结果表明:新型声子晶体板中振子的振动模式被引入的互置型振子调节,致使振子出现了两种整体振动模式;两种整体振动模式分别对面内和面外子禁带进行单独调节,进而使禁带在大致相同的低频范围内被同时扩宽,最终重叠生成了一条带宽为599Hz的宽禁带。该研究突破了局域共振型声子晶体在低频处难以形成宽禁带的局限,可为声子晶体在工程结构低宽频减振中的应用提供理论基础和方法指导。 展开更多
关键词 声子晶体 声子禁带 板结构 减振
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基于声子晶体带隙特性的薄板减振设计 被引量：10
18
作者 张昭 韩星凯 苏开创 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期872-879,共8页
基于平面波展开法和薄板振动方程,计算了薄板型声子晶体的带隙和减振特性,通过与有限元软件的计算结果验证带隙计算的正确性,并进一步讨论了散射体几何形状及填充率、弹性模量比、密度比等对薄板型声子晶体带隙特性和减振的影响。结果... 基于平面波展开法和薄板振动方程,计算了薄板型声子晶体的带隙和减振特性,通过与有限元软件的计算结果验证带隙计算的正确性,并进一步讨论了散射体几何形状及填充率、弹性模量比、密度比等对薄板型声子晶体带隙特性和减振的影响。结果表明正多边形散射体随边数的减小,第一带隙宽度逐渐增加,正方形散射体薄板减振效果明显。填充率对声子晶体带隙特性的影响不是线性的。随散射体基体弹性模量比数量级增大,第一带隙趋于低频,宽度降低。散射体基体弹性模量比较大时,密度比越大,第一带隙宽度越大,对应的薄板结构减振特性越好。 展开更多
关键词 声子晶体 带隙 减振 薄板
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二维声子晶体带结构研究 被引量：6
19
作者 颜琳 赵鹤平 +1 位作者 王小云 彭秀艳 《应用声学》 CSCD 北大核心 2006年第4期212-216,共5页
声子晶体是近十年来提出的新课题,对声子晶体带结构的研究具有理论和应用价值。论文介绍了用平面波展开法计算二维正方点阵的固体/固体声子晶体带隙的方法,并应用于各向同性的铅柱体填充物以正方点阵排列于各向同性的环氧树脂基体中所... 声子晶体是近十年来提出的新课题,对声子晶体带结构的研究具有理论和应用价值。论文介绍了用平面波展开法计算二维正方点阵的固体/固体声子晶体带隙的方法,并应用于各向同性的铅柱体填充物以正方点阵排列于各向同性的环氧树脂基体中所形成的二维双组分复合体系。计算了柱体横截面是长方形时晶体的带隙,结果发现随着长方形截面的长宽比(l_1/l_2≥1时)的增加,带隙宽度逐渐减小,最后消失。 展开更多
关键词 声子晶体 带隙 正方点阵 平面波展开法
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细直梁弯曲振动中的局域共振带隙 被引量：9
20
作者 王刚 温激鸿 +2 位作者 温熙森 郁殿龙 刘耀宗 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期107-110,共4页
通过将声子晶体中的局域共振思想引入到细直梁的结构设计中,构造了一种具有低频局域共振带隙的周期结构细直梁。采用传递矩阵法计算了周期边界条件下该细直梁弯曲振动中的弹性波能带结构,计算结果表明该结构中存在低频弯曲振动带隙。采... 通过将声子晶体中的局域共振思想引入到细直梁的结构设计中,构造了一种具有低频局域共振带隙的周期结构细直梁。采用传递矩阵法计算了周期边界条件下该细直梁弯曲振动中的弹性波能带结构,计算结果表明该结构中存在低频弯曲振动带隙。采用有限元法计算了有限周期该细直梁的振动传输特性。以有机玻璃、橡胶/铜块振子构成的该局域共振细直梁为例,采用振动试验方法对其振动传输特性进行了测试。试验结果同理论及仿真结果相吻合。结果表明,局域共振结构可大大降低带隙频率,并增大带隙衰减。梁类结构是噪声及振动控制领域研究的主要对象之一,局域共振结构的应用为其提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 声子晶体 局域共振 振动带隙 梁
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