基于LM法的聲子晶體帶隙研究和隔聲性能分析.pdf

1、噪聲是當(dāng)今的四大污染之一，嚴(yán)重的影響著人們的身心健康，如何更有效的進(jìn)行噪聲控制一直是人們關(guān)注的問題。而隔聲是噪聲控制的最常用方法，傳統(tǒng)的基于質(zhì)量定理即面密度越大隔聲性能越好的隔聲技術(shù)是通過屏障物對(duì)聲波的反射和吸收來減少噪聲傳播。
　　聲子晶體是具有彈性波禁帶特性的周期性彈性介質(zhì)材料，處于禁帶頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)或聲波被禁止在聲子晶體中傳播。聲子晶體的這種彈性波帶隙特性為隔聲技術(shù)的發(fā)展提供了一種新的思路。并且基于聲子晶體的隔音裝置同傳統(tǒng)

2、的相比具有禁帶頻率可設(shè)計(jì)、針對(duì)性強(qiáng)、效果好的優(yōu)點(diǎn)。
　　本文在掌握了聲子晶體研究現(xiàn)狀及基本理論基礎(chǔ)上，應(yīng)用集中質(zhì)量法對(duì)一維二組元聲子晶體的第一禁帶寬度和第一禁帶起始頻率的影響因素進(jìn)行了分析研究，計(jì)算了優(yōu)選的聲子晶體組合的隔聲量，最后在禁帶范圍內(nèi)同傳統(tǒng)的隔聲構(gòu)件進(jìn)行了隔聲量的比較。主要的研究?jī)?nèi)容與結(jié)論包括：
　?。?）應(yīng)用集中質(zhì)量法分析了影響無阻尼一維聲子晶體第一禁帶起始頻率和第一禁帶寬度的主要因素，具體包括晶胞材料彈性模量比

3、率，晶胞材料的組分比率，晶胞厚度，材料密度比率。分析表明：當(dāng)各項(xiàng)條件確定時(shí)，隨著材料彈性模量比率數(shù)量級(jí)的提高，聲子晶體的第一禁帶頻率和禁帶寬度都會(huì)降低明顯，其中彈性模量比率數(shù)量級(jí)的微小變化對(duì)第一禁帶初始頻率和第一禁帶寬度有著極大的影響；某些材料組成的聲子晶體組分比率約為某一值時(shí)禁帶初始頻率最低，此時(shí)第一禁帶寬度達(dá)到最大；晶胞厚度越厚禁帶起始頻率越低，第一禁帶寬度越窄；對(duì)晶胞材料密度比差別分析表明，只有在材料的密度比差別很小時(shí)對(duì)第一禁帶起

4、始頻率才會(huì)有明顯的影響，當(dāng)材料密度比過大，效果不明顯，相同的影響在對(duì)第一禁帶寬度方面也存在。在以上的各種影響因素中彈性模量比率的變化對(duì)聲子晶體禁帶初始頻率的影響最大。
　?。?）應(yīng)用集中質(zhì)量法研究分析了二維二組元聲子晶體在大彈性模量比值情況下禁帶起始頻率。指出彈性模量比率仍然影響二維二組元聲子晶體第一禁帶初始頻率。
　　（3）基于以上的研究分析對(duì)傳統(tǒng)的一維聲子晶體組成形式重新進(jìn)行了調(diào)整，提出了解決聲子晶體在應(yīng)用中問題的方法。