本文關(guān)鍵詞：人工周期梁結(jié)構(gòu)缺陷模式的動(dòng)態(tài)特性及應(yīng)用

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【摘要】：近年來,人們對彈性波在聲子晶體或彈性超材料等人工周期結(jié)構(gòu)中的傳播進(jìn)行了深入的研究。由于帶隙的存在,人工周期結(jié)構(gòu)中的彈性波傳播行為表現(xiàn)出特殊的性質(zhì)：帶隙頻率范圍內(nèi)的彈性波傳播被抑制；存在缺陷時(shí),彈性波局域在缺陷內(nèi)或只沿缺陷方向傳播,這使得彈性波傳播的調(diào)控成為可能。本文圍繞人工周期結(jié)構(gòu)中的彈性波傳播動(dòng)態(tài)特性的相關(guān)理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù)問題,運(yùn)用理論、仿真、實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法,對聲子晶體梁和彈性超材料梁的缺陷模式展開了系統(tǒng)深入的研究,并對其在損傷監(jiān)測領(lǐng)域、彈性波單向傳輸方面的應(yīng)用進(jìn)行了有益的探索,主要研究內(nèi)容包括：(1)運(yùn)用傳遞矩陣法計(jì)算了聲子晶體梁與彈性超材料梁的能帶結(jié)構(gòu),通過改變散射體的材料參數(shù),引入不同的缺陷模式,并分析其對能帶結(jié)構(gòu)的影響。(2)研究聲子晶體的帶隙特性,深入探討了不同聲子晶體缺陷模式的情況并分析缺陷模式的影響因素,總結(jié)了各種因素對帶隙的影響規(guī)律,并提出將聲子晶體的缺陷態(tài)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測。(3)闡述彈性超材料的帶隙機(jī)理,以及從能帶結(jié)構(gòu)、傳輸特性、位移場分布三個(gè)方面研究了共振子的共振特性及幾何間距造成的彈性超材料的缺陷模式。利用彈性超材料的缺陷模式,設(shè)計(jì)漸變彈簧剛度實(shí)現(xiàn)了彈性波的單向傳輸。(4)通過實(shí)驗(yàn)來研究人工周期結(jié)構(gòu)的缺陷模式動(dòng)態(tài)特性,設(shè)計(jì)了聲子晶體與彈性超材料梁狀結(jié)構(gòu),通過高靈敏度的光纖光柵位移傳感系統(tǒng)的架設(shè),從穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)角度,揭示了彈性波在含缺陷人工周期結(jié)構(gòu)中的傳播行為�？傊�,本文基于聲子晶體和彈性超材料缺陷模式的動(dòng)態(tài)特性,通過理論分析、有限元仿真和波傳播實(shí)驗(yàn)研究,深化了對人工周期結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,揭示了不同缺陷模式的影響規(guī)律。本文的研究成果,對推動(dòng)人工周期結(jié)構(gòu)的理論研究和在聲學(xué)器件、損傷監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重要的工程價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：聲子晶體 彈性超材料 缺陷態(tài) 光纖光柵
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O735;TB34
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 聲子晶體11-15
• 1.2.1 聲子晶體的基本概念11-12
• 1.2.2 聲子晶體的帶隙機(jī)理12-13
• 1.2.3 聲子晶體的帶隙計(jì)算方法13-14
• 1.2.4 聲子晶體的缺陷態(tài)特性研究14-15
• 1.3 彈性超材料15-17
• 1.3.1 彈性超材料的基本概念15
• 1.3.2 彈性超材料的研究概況15-17
• 1.4 本文研究方法與研究內(nèi)容17-18
• 第2章 人工周期結(jié)構(gòu)基本理論18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 梁中的Bloch彈性波18-19
• 2.3 聲子晶體傳遞矩陣法19-24
• 2.4 彈性超材料傳遞矩陣法24-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 聲子晶體缺陷模式的動(dòng)態(tài)特性及應(yīng)用28-39
• 3.1 引言28
• 3.2 聲子晶體的帶隙特性28-30
• 3.2.1 能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算28-29
• 3.2.2 傳輸特性計(jì)算29-30
• 3.3 聲子晶體缺陷模式分析30-36
• 3.3.1 不同的摻雜材料對缺陷態(tài)的影響30-32
• 3.3.2 不同大小的缺陷對缺陷態(tài)的影響32-34
• 3.3.3 不同位置的缺陷對缺陷態(tài)的影響34-36
• 3.4 聲子晶體缺陷模式的應(yīng)用36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 彈性超材料缺陷模式的動(dòng)態(tài)特性及應(yīng)用39-49
• 4.1 引言39
• 4.2 彈性超材料的動(dòng)態(tài)特性39-41
• 4.2.1 彈性超材料帶隙特性39-40
• 4.2.2 彈性超材料振動(dòng)模式分析40-41
• 4.3 彈性超材料缺陷模式分析41-45
• 4.3.1 共振特性改變引起的缺陷41-43
• 4.3.2 幾何間距改變引起的缺陷43-45
• 4.4 彈性超材料缺陷模式的應(yīng)用45-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 實(shí)驗(yàn)49-67
• 5.1 引言49
• 5.2 光纖光柵傳感系統(tǒng)49-51
• 5.2.1 光纖光柵傳感原理49-50
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)架設(shè)50-51
• 5.3 聲子晶體動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)51-62
• 5.3.1 有機(jī)玻璃材料參數(shù)的測量51-53
• 5.3.2 聲子晶體穩(wěn)態(tài)特性53-59
• 5.3.3 聲子晶體瞬態(tài)特性59-62
• 5.4 彈性超材料動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)62-65
• 5.5 本章小結(jié)65-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 舒海生;張法;余豪華;劉少剛;;一類局域共振型聲子晶體梁的帶隙分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2011年09期

2 劉啟能;;研究一維摻雜聲子晶體缺陷模的解析方法[J];物理學(xué)報(bào);2011年04期

3 郁殿龍,劉耀宗,邱靜,王剛,溫激鴻,趙宏剛;一維聲子晶體振動(dòng)特性與仿真[J];振動(dòng)與沖擊;2005年02期

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本文編號：1025467