浅论二维三组元局域共振型声子晶体稳态响应研究

《浅论二维三组元局域共振型声子晶体稳态响应研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文二维三组元局域共振型声子晶体稳态响应研究STEADY-STATESPONSEOFTWO-DIMENSIONALTERNARYLOCALLYRESONANTPHONONICCRYSTALS沈耀辉哈尔滨工业大学2009年12月中图分类号：O421+.6学校代码：10213UDC：31.密级：公开硕士学位论文二维三组元局域共振型声子晶体稳态响应研究硕士研究生：沈耀辉导师：凡友华副教授申请学位：工学硕士学位学科、专业：岩土工程所在单位：哈尔滨工业大学深圳研究生院答辩日期：2009年12月授予学

2、位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O421+.6U.D.C:31.DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTEADY-STATESPONSEOFTWO-DIMENSIONALTERNARYLOCALLYRESONANTPHONONICCRYSTALSCandidate:Yao-huiShenSupervisor:AssociateProf.You-huaFanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEng

3、ineeringSpeciality:GeotenicalEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchool,HITDateofDefence:December,2009Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要噪声污染、空气污染和水污染是当今世界公认的三大环境污染源。随着城市化进程的不断发展，噪声污染越来越成为干扰人们生活的一个重要污染源，严重影响着人

4、们的听力、休息睡眠、交流、心理生理等。声子晶体的出现给更有效地隔绝噪声提供了希望。声子晶体是具有弹性波带隙的周期性材料或结构，局域共振型声子晶体具有低频带隙特征。这在隔声领域将具有巨大的应用前景。声子晶体的研究历史比较短，关于二维三组元声子晶体的隔声机理研究方面较少涉及。本文在前人研究的基础上，研究声波在声子晶体中的传播规律，探索隔声机理，借助显式动力分析软件LS-DYNA研究局域共振型声子晶体的稳态响应，结合理论解释阐述现象规律。本文的主要内容及结论：（1）通过仿真结果和华佳实验数据的对比验证，

5、以及散射体第一阶共振频率与Wang第一禁带的起始频率的对比验证，说明用LS-DYNA有限元软件模拟声波在声子晶体中的传播是有效的，本文的有限元模型是正确的。（2）参照华佳的单排散射体时的实验模型，利用LS-DYNA模拟了单频声波垂直入射声子晶体时的传播情况，总结波传播过程的现象和规律，结合理论分析。发现纵波传播到包裹层界面时，会发生振型转变，产生横波和纵波。包裹层和散射体对声波的传播具有很大的阻碍作用（包裹层的作用大些），其前后位置的基体振幅衰减达到77%，而同厚度的均匀板振幅衰减只有30%。（3

6、）参照华佳试验模型相同的五排散射体声子晶体实验模型，利用LS-DYNA模拟了单频声波垂直入射声子晶体时不同组分的振动情况，发现：后排散射体与前排散射体相比振幅相差很小，而后排基体与前排基体相比振幅相差很大（约97%）；所有散射体的振幅随时间逐渐衰减，而基体所有位置的振幅随时间衰减很小。结合无阻尼强迫振动公式对散射体振幅随时间逐渐衰减而基体所有位置的振幅随时间衰减很小的现象进行了解释，并做出推论：提高二维三组元局域共振型声子晶体的隔声量须增加基体自振频率与声波频率之间的差值，同时减小基体自振频率与散

7、射体自振频率的差值。最后建立了二维三组元声子晶体板的简化模型。关键词：声子晶体；局域共振；振型；框架结构－I－哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInthepresentworld，noisepollution,airpollutionandwaterpollutionarerecognizedasthethreemajorenvironmentalpollutions.Withtheurbanizationproceeding,noisepollutionbecomingamorese

8、riousproblemwhichdisturbingpeople'slivesinhearing,relaxing,communicationandpsychologicalphysiology.Testresultshowsthat,thephononiccrystalsdisplaygoodperformanceinnoiseinsulation.Phononiccrystalsaretheperiodicelasticmaterialsorstructureswithela