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《大连理工大学》 2013年
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三维声子晶体六面体结构振动带隙特性研究

许雪利  
【摘要】:点阵材料的多孔周期性,使其自然成为具有特殊声学性能和禁带效应的结构型材料,研究点阵材料的波传播特性规律将会给陆海空等各个领域带来意想不到的减振和降噪效果。点阵材料具有轻质、高强、多孔、吸声和吸能等多种优势,尤其可以利用多孔特性,在其内填充功能材料以便进行结构功能一体化设计。本文研究的三维声子晶体六面体结构就属于一种三维点阵材料,是以两个(四个)斜六面体骨架为桁架,在桁架内填充橡胶等高阻尼材料,然后在橡胶内包裹质量小球后经过复合渗透固化形成的复合材料结构。 本文首先对三维声子晶体六面体无限周期结构进行带隙阻尼特性分析,选取一个代表性单胞,运用ANSYS有限元软件和MATLAB编程软件基于结构周期性、Bloch定理及振动波动理论得到表征结构振动带隙阻尼特性的频散关系曲线、波传播衰减系数曲线和振动阻尼比曲线,其中频散关系曲线可得到结构确定的带隙频率范围;而后为了验证理论的正确性,本文采用谐响应分析法对有限周期结构进行传输特性分析,得到表征结构的幅频响应曲线,该曲线可直观地反映弹性波的衰减程度,可得到粗略的带隙频率范围,然后将此频率范围与理论分析得到的带隙频率范围相比较。得到的结论是:这两个范围基本吻合,证明理论分析的正确性。 最后在理论分析正确的前提下,分析了散射体的形状、密度组合、半径组合以及弹性波的传播方向和桁架材料等几种参数对三维声子晶体六面体结构的振动衰减和带隙特性的影响。结果表明,散射体形状和弹性波传播方向对结构带隙范围有较大影响;散射体密度组合总和和半径组合尺寸越大,带隙的起始和截止频率越低,带隙越宽,波传播衰减系数随着频率的增大而增大,但增加的趋势趋于平缓;桁架材料弹性模量越小,该结构的带隙起始和截止频率越低,波传播衰减系数越大。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O735;TB535

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