论文摘要
楼板、建筑幕墙等的振动控制,尤其是在工业建筑、精密仪器制造结构中的减振隔振意义更为突出。声子晶体结构的弹性波禁带理论为振动控制提出了新的思路,然而,近十年来这方面几乎所有的研究内容都集中在单一声子晶体结构禁带特性方面,对组合声子晶体结构禁带性能的研究几乎还是空白。本文利用有限元方法仿真分析了两种简单的组合声子晶体结构薄板,即二组元/三组元交替组合和分区组合两种声子晶体结构薄板的弯曲振动衰减及振动禁带特性。本文的主要研究内容有:通过软件调试和对声子晶体结构薄板的振动仿真,分析验证了有限元软件ANSYS在声子晶体结构振动仿真方面的适用性,并得出这两种组合声子晶体结构薄板都存在弯曲振动禁带,得出了结构纵向周期数对有限结构薄板振动衰减幅度有影响,周期数越多振动衰减越大。通过对交替组合声子晶体结构模型的振动仿真,分析了10Hz-2400Hz范围内的振动特性,利用振动传输特性曲线分析得到其振动带隙具有相应的二维二组元、二维三组元声子晶体结构薄板无法比拟的优点。还仿真了分区组合声子晶体结构薄板,利用振动传输特性曲线分析得出其振动禁带受3C声子晶体分区部分影响较大。但是,禁带展现比2D3C声子晶体薄板更明显,即振动衰减现象更明显;各禁带宽度也比2D3C声子晶体薄板结构宽。并且比较分析两种组合结构振动传输特性曲线的异同,得出在中低频区,交替组合声子晶体结构具有分区组合声子晶体没有的低频、大幅度振动衰减、较宽的衰减频段的优势。本文也分析了两种组合结构的振动形态的特点,得出交替组合、分区组合声子晶体结构薄板的振动模态与相应的二维二组元、二维三组元声子晶体结构薄板的振动模态不同,但是与二者有关系,尤其是和二维三组元声子晶体晶胞模态关系明显。本文的研究丰富了声子晶体薄板振动带隙理论的研究内容,也为声子晶体的应用提供了理论指导,为板类结构的振动控制提供了新的技术方法。