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压电纳米声子晶体梁结构表面效应带隙特性研究
1
作者 钱登辉 刘国庆 +2 位作者 张泽鑫 葛昊然 邹鹏 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第4期25-31,共7页
通过纳米尺寸下的纯弹性材料环氧树脂和压电材料PZT-4沿着轴向周期性交替排布,提出了压电纳米声子晶体梁结构的力学模型.将表面压电理论与Euler梁理论相结合,结合平面波展开法,建立了计算该模型能带结构的表面效应平面波展开法.进一步地... 通过纳米尺寸下的纯弹性材料环氧树脂和压电材料PZT-4沿着轴向周期性交替排布,提出了压电纳米声子晶体梁结构的力学模型.将表面压电理论与Euler梁理论相结合,结合平面波展开法,建立了计算该模型能带结构的表面效应平面波展开法.进一步地,外加电压和外加轴力被用来研究机电耦合效应对带隙的影响,残余面应力和材料内禀长度被用来研究表面效应对带隙的影响,以及晶胞内PZT-4对环氧树脂的长度比和高宽比被用来研究几何参数对带隙的影响.研究结果和进一步的分析表明,影响规律对基于压电纳米声子晶体梁的纳米机电系统的设计过程和主动控制将起到积极的推动作用. 展开更多
关键词 压电纳米声子晶体梁 平面波展开法 表面效应 机电耦合效应
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声子晶体梁在燃料电池车副车架减振中的应用研究 被引量：8
2
作者 左曙光 谭钦文 +2 位作者 孙庆 文岐华 马琮淦 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第18期26-30,共5页
由于燃料电池汽车的中低频振动突出,而声子晶体在中低频的带隙特征可用于衰减该种振动。通过有限元仿真分析单振子、多振子声子晶体梁在副车架上减振特性的应用,表明声子晶体梁对副车架振动有较好衰减作用,且多振子带隙更丰富,可用于呈... 由于燃料电池汽车的中低频振动突出,而声子晶体在中低频的带隙特征可用于衰减该种振动。通过有限元仿真分析单振子、多振子声子晶体梁在副车架上减振特性的应用,表明声子晶体梁对副车架振动有较好衰减作用,且多振子带隙更丰富,可用于呈倍频关系的减振降噪中;研究的振子周期排列结构、副车架纵梁结构及副车架厚度对减振特性影响,可为声子晶体在汽车减振降噪的应用提供新思路。 展开更多
关键词 声子晶体梁 副车架 燃料电池汽车 减振
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一类局域共振型声子晶体梁的带隙分析 被引量：3
3
作者 舒海生 张法 +1 位作者 余豪华 刘少刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1249-1253,共5页
针对局域共振带隙生成机理问题,给出一类由树脂基体、硫化橡胶套和铅套所构成的一维局域共振型声子晶体梁结构,并对其弯曲振动传输特性进行有限元分析,研究带隙起止频率的形成机理,给出相应的简化计算模型.结果表明:该声子晶体梁能够产... 针对局域共振带隙生成机理问题,给出一类由树脂基体、硫化橡胶套和铅套所构成的一维局域共振型声子晶体梁结构,并对其弯曲振动传输特性进行有限元分析,研究带隙起止频率的形成机理,给出相应的简化计算模型.结果表明:该声子晶体梁能够产生低频带隙;带隙的起始频率由局域振子的摆动模式决定,相邻振子间相位排列关系不具有明显的规律性;带隙截止频率由振子和基体的反相位横向弯曲振动模式决定,相邻元胞间呈现出反相关系. 展开更多
关键词 局域共振 声子晶体梁 带隙 有限元 起始频率 截止频率 弯曲振动
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双周期声子晶体梁弯曲振动带隙特性分析 被引量：4
4
作者 冯青松 杨舟 +2 位作者 梁玉雄 陆建飞 雷晓燕 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第3期1-7,32,共8页
提出一种双周期五组元声子晶体梁结构,用以研究弯曲波的带隙特性。在无限结构条件下,将其等效为铁木辛柯梁,利用传递矩阵法推导、计算其能带结构,并与简单二组元声子晶体梁结构的带隙进行对比分析,结果表明内部周期的存在主要影响带隙... 提出一种双周期五组元声子晶体梁结构,用以研究弯曲波的带隙特性。在无限结构条件下,将其等效为铁木辛柯梁,利用传递矩阵法推导、计算其能带结构,并与简单二组元声子晶体梁结构的带隙进行对比分析,结果表明内部周期的存在主要影响带隙的宽度。在有限结构条件下,利用有限元法研究双周期五组元声子晶体梁的振动传递特性,证明理论推导的正确性,并得到双周期五组元声子晶体梁的弯曲波衰减特性。结果表明,双周期五组元声子晶体梁可以看作是一种滤波器,弯曲波沿波传播方向在禁带中逐渐衰减,而在通带中传播不衰减。最后讨论参数对带隙的影响,研究发现内部周期的存在能够解决低频与宽频相悖的问题,通过改变内部周期数,能够成功产生低频、宽频带隙,可为低频减振降噪设计提供新的思路。 展开更多
关键词 振动与波 双周期声子晶体梁 弯曲波带隙 铁木辛柯梁 传递矩阵法 振动传递特性
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长度调制的声子晶体梁弯曲振动带隙特性分析 被引量：5
5
作者 冯青松 杨舟 +1 位作者 梁玉雄 郭文杰 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第4期1-8,共8页
提出一种长度可调制的双周期声子晶体梁结构,研究弯曲波的带隙特性。在无限周期条件下采用传递矩阵法计算准周期声子晶体梁弯曲振动中的弹性波能带结构,并与简单二组元声子晶体梁结构的能带进行对比,然后进一步分析调制参数对带隙的调... 提出一种长度可调制的双周期声子晶体梁结构,研究弯曲波的带隙特性。在无限周期条件下采用传递矩阵法计算准周期声子晶体梁弯曲振动中的弹性波能带结构,并与简单二组元声子晶体梁结构的能带进行对比,然后进一步分析调制参数对带隙的调节机制,结果表明准周期声子晶体梁结构较简单二元声子晶体梁能够产生更大带宽、更多频段的带隙。在有限周期条件下采用有限元法计算准周期声子晶体梁的振动传递特性,证明理论计算的正确性。所提出的准周期声子晶体梁结构可在使用较少材料的基础上大幅度拓宽带隙并具有更强的带隙调控力,为梁类工程结构的减振提供更多选择,并可为新型滤波器、隔振平台的设计提供新思路。 展开更多
关键词 振动与波 长度调制式声子晶体梁 弯曲波带隙 传递矩阵法 振动传递特性
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声子晶体梁边界态的强化学习设计方案与本征模式分析
6
作者 金亚斌 何良书 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1539-1547,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 声子晶体梁 弹性波 拓扑边界态 强化学习 鲁棒性
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含有周期分布转动振子的声子晶体梁的弯曲振动带隙研究 被引量：5
7
作者 朱学治 陈照波 +1 位作者 焦映厚 杨凯 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第21期85-91,共7页
将转动振子周期布置于基体梁上形成声子晶体梁,受到外激励时,转动振子对基体梁产生动态反力矩作用。基于欧拉梁理论,采用传递矩阵法计算得到含转动振子的声子晶体梁的复能带结构。计算结果表明,转动振子可以使得声子晶体梁产生窄频带局... 将转动振子周期布置于基体梁上形成声子晶体梁,受到外激励时,转动振子对基体梁产生动态反力矩作用。基于欧拉梁理论,采用传递矩阵法计算得到含转动振子的声子晶体梁的复能带结构。计算结果表明,转动振子可以使得声子晶体梁产生窄频带局域共振带隙和宽频带Bragg带隙。分析转动振子的转动惯量和转动刚度对带隙的调控作用,得到带隙变化的一般规律。转动刚度恒定时,减小转动惯量会拓宽局域共振带隙。转动振子频率恒定时,过大或过小的转动刚度会减小局域共振带隙带宽。同时提高转动惯量和转动刚度可以有效拓宽Bragg带隙。针对有限长的含转动振子的声子晶体梁,用谱单元法计算振动传递率,验证了含转动振子的声子晶体梁的带隙特性。该研究为声子晶体的带隙设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 转动振子 声子晶体梁 弯曲振动带隙 传递矩阵法
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多带隙联合的声子晶体滤波梁弹性波传播特性 被引量：1
8
作者 张鑫浩 赵才友 +2 位作者 郑钧元 牛亚文 未娜超 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第3期338-344,共7页
提出了一种包含Bragg散射、整体局域共振和局部局域共振机理的多带隙联合声子晶体滤波梁,通过传递矩阵法与Bloch定理求得无限周期结构各阶带隙为0~170 Hz、180~262.6 Hz、552.3~597 Hz、974~1 563 Hz、1 903~2 667 Hz;并调节结构参数,... 提出了一种包含Bragg散射、整体局域共振和局部局域共振机理的多带隙联合声子晶体滤波梁,通过传递矩阵法与Bloch定理求得无限周期结构各阶带隙为0~170 Hz、180~262.6 Hz、552.3~597 Hz、974~1 563 Hz、1 903~2 667 Hz;并调节结构参数,得出带隙调制规律和带隙机理。同时,与其他3种工况声子晶体梁带隙特征进行对比分析,证明了声子晶体滤波梁在带隙宽度、丰富度以及弹性波衰减率方面均有着相对优势,具备更好的过滤或抑制结构中弹性波的性能。此外,求解近声子晶体滤波梁的振动传递系数,得出在各阶带隙范围内,弹性波的传播存在明显衰减,验证了带隙的存在。最后为探究弹性波在带隙/通带范围内的波动模式,分别提取位于带隙/通带范围梁体位移分布,发现在带隙频率范围内的弹性波沿波动方向快速衰减,表现出带隙特性;通带频率范围内的弹性波无明显变化或衰减,表现出通带特性。 展开更多
关键词 声子晶体滤波梁 弹性波 带隙联合 振动传递特性 传递矩阵法
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振子质量非均布的有限结构梁减振频带优化 被引量：1
9
作者 吴旭东 张茗海 +2 位作者 左曙光 刘盼学 孙铃洲 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期935-942,共8页
对有限结构的声子晶体梁,首先结合传递矩阵法和有限结构的边界约束条件,在理论上计算了其振动传递特性,从而得到减振频带的频率范围和衰减深度。然后通过有限元法和样件试验得到的加速度传递函数验证了计算方法的准确性。进而分析了不... 对有限结构的声子晶体梁,首先结合传递矩阵法和有限结构的边界约束条件,在理论上计算了其振动传递特性,从而得到减振频带的频率范围和衰减深度。然后通过有限元法和样件试验得到的加速度传递函数验证了计算方法的准确性。进而分析了不同周期数对振动传递特性的影响,发现一定周期布置后的声子晶体梁减振频带已趋向稳定。最后,以振子总质量和减振频带总宽度为优化目标,通过NSGA-Ⅱ算法对6周期布置的有限结构声子晶体梁的各个振子质量进行优化。保持减振频带宽度不变时,以振子质量最小进行优化,振子总质量减小50.3%。综合平衡振子质量和减振频带宽度进行优化,优化后振子质量减小27%,减振频带宽度增加120%。该方法为声子晶体的工程应用与优化提供了参考和指导。 展开更多
关键词 声子晶体梁 减振频带 有限结构 传递矩阵法 多目标优化
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