共振型声子晶体的机理与调控研究

【作者】 袁毅； 周伟建； 李剑； 陈伟球； 鲍荣浩；

【机构】 浙江大学工程力学系； 浙江省软体机器人与智能研究重点实验室； 浙江大学软物质科学研究中心；

【摘要】 声子晶体由于结构周期性的调制会形成弹性波无法传播的禁带现象而受到广泛的关注,在结构隔振、减噪及声学器件的设计中有着潜在的应用前景。本课题以附有周期性弹簧质量振子的预拉伸直梁作为研究对象,用传递矩阵法和谱元法分析了结构出现弹性波带隙的条件,详细讨论了轴向力和弹簧刚度对布拉格带隙和局域共振带隙的影响。通过对轴向力与弹簧刚度的协同控制,可以主动调控布拉格带隙和局域共振带隙的宽度和相对位置,使得禁带宽度增加,带隙的特性发生翻转,并在这两个带隙之间形成一条极窄的通带,由此可用作弹性波的选波设计。应用有限元方法及相应的实验分析,我们分别验证了上述理论分析所得到的结果,观察到了轴向拉伸对带隙的调控作用。为了进一步提升带隙的调控能力,我们还用计算和实验方法分别研究了附有弹性振子的超弹性软梁在发生轴向大变形后两种带隙的变化过程,为弹性波传播的大范围调控提供了一种新思路。更多还原