组合型声子晶体板的低频减振降噪特性研究
一种声子晶体角式组合杆的减振性能研究_舒海生_郜冶_张法_高恩武_董立强_李世丹
第 34 卷第 4 期 2013 年 4 月
哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 Journal of Harbin Engineering University
第，因而直杆结 构不能很好地满足三维减振需求。鉴于此，本文设 计了一种声子晶体角式组合杆，该角杆可以实现纵 波（横波）向横波（纵波）的转化，从而将这两种 带隙同时包括进来，有效地拓展了振动衰减范围， 同时还获得了弯曲带隙内的三维减振和纵向带隙 内的二维减振能力。此外，在低频区域，在某些特 定的加载情况下由于形成了“悬臂梁-振子”隔振 体系，也能够获得一定的减振能力，从而使得该角 杆的减振性能进一步得到了提高。
11 H01K0n 2
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其中,
0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 E A j E A 1 1 1 1 1 j1 . 0 1 0 1 0 0 0 2 2 0 EI 0 0 0 1 1 1 1 1 1 EI 1 0 1 0 0 0 3 3 EI 0 EI 0 0 0 1 1 1 1 1 1
子段的纵向振动位移解的系数列阵， T b1 为相邻周 期材料 PMMA 之间的纵波传递矩阵，T b2 为相邻周期 材料 Al 之间的纵波传递矩阵。 引入 n2
2 m 1 ， n m1 ，式（1） n2 m1
图 1 声子晶体角杆 Fig. 1 angle-type combined rod of PCs
参数设置如下： 杆的各子段：截面均为 55m m，长 50mm； 10 Al 材料参数为：弹性模量 E 1 7.2110 Pa ，密° 第 1 子段 （即 PMMA 段） 的密°、 截面积、 抗弯刚°； 3 ρ2 A2ω2 ， , A , E I 分别为每个周期中第 2 1 2799kg/m ，泊松比1 0.3451；PMMA 参数 4 λ2 2 2 2 2 为：E2 0.321010 Pa ，2 1062kg/m3 ， 2 0.3333 。 E2I2 式中: λ 14 子段（即 Al 段）的密°、 截面积、 抗弯刚°；1 为 在面内振动计算中，为更好地模拟外部同时作用 的弯曲和纵向激扰，引入了加载角（参见图 1） ，对 0、 ω ； 每个周期第 1 子段中的纵波波数， 2 45°和 90°3 种不同加载情况分别进行了计算，结果 α1 E1 / ρ1 如图 2 所示。 面外振动中主要考察了弯曲激扰的作用， 为每个周期第 2 子段中的纵波波数，α2 ω ， 计算结果如图 3 所示。 E /ρ
局域共振声子晶体板的减振降噪研究
局域共振声子晶体板的减振降噪研究郭旭1，2，崔洪宇1，洪明1（1.大连理工大学船舶工程学院，辽宁大连116024；2.东风日产乘用车公司技术中心，广州510800）摘要：针对船舶设备及结构的振动噪声控制问题，提出一种附加圆柱型振子的声子晶体板结构。
基于周期结构的Bloch 定理，采用有限元方法对声子晶体板的带隙特性进行计算，并通过振动传递率和隔声损失来描述声子晶体板的隔振及隔声效果，在此基础上分析了散射体几何参数及布置形式对隔振及隔声效果的影响。
研究表明，声子晶体板在特定频率范围内具有很好的隔振及隔声效果，通过合理设计散射体几何参数及布置形式，可以实现结构的低频宽带隔振及宽带隔声，在船舶振动噪声领域中具有很好的应用前景。
关键词：声子晶体；带隙特性；船舶结构；减振降噪中图分类号：O48O734文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1007-7294.2021.04.014Research on vibration and noise reduction of local resonant phononic crystal plateGUO Xu 1,2,CUI Hong-yu 1,HONG Ming 1(1.School of Naval Architecture Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China;2.Technical Center,Dong Feng Nissan,Guangzhou 510800,China)Abstract:To suppress the propagation of vibration and noise in the ship equipment and structure,a phonon⁃ic crystal plate structure was designed with additional cylindrical vibrators.Based on the Bloch theorem of pe⁃riodic structure,the band gap of the phononic crystal plate was obtained with finite element method,the ef⁃fects of vibration isolation and sound insulation were described by vibration transmission rate and sound insu⁃lation loss.Moreover,the effects of the geometric parameters and arrangement of the scatterers on the vibra⁃tion isolation and sound insulation effects were analyzed.It is shown that the phononic crystal plate has a good vibration isolation and sound insulation effect in a specific frequency range.By rationally designing the scatterer geometric parameters and arrangement form,the low-frequency broadband vibration isolation and broadband sound insulation of the structure can be realized,which supplies more application opportunities in the vibration and noise reduction.Key words:phononic crystal;band gap characteristic;ship structure;vibration and noise reduction.0引言随着船舶向轻量化、快速化及重载化方向发展，船舶的振动噪声问题日益突出。
声子晶体在机械振动和噪声中的应用浅析剖析
本科生设计（论文）论文题目：声子晶体在机械振动和噪声中的应用浅析姓名：学院：海洋港口学院专业：12机械制造及其自动化（港口）（师范）学号：***师：***声子晶体在机械振动和噪声中的应用浅析一、绪论1.1课题背景现代社会对噪声防治和处理的各种要求，促进了当代噪声控制工程技术的迅猛发展。
工程中对噪声进行处理最常用而有效的技术措施就是安装适当的隔声材料。
因此，对隔声材料进行开发研究具有十分重要的意义。
声子晶体是一种新型隔声材料，存在弹性波禁带，落在禁带范围内的弹性波在声子晶体中传播时会强烈的衰减，其衰减程度远远大于质量密度定理的预测值。
因此声子晶体在噪声与振动的控制方面有着巨大的潜力。
本文以声子晶体在中低频隔声的实际应用为切入点，针对布拉格散（Bragg）射型声子晶体和局域共振声子晶体，系统地研究其禁带的产生以及影响禁带特性的各种因素，通过有限元仿真与实验验证完成声子晶体在隔声功能上的应用尝试。
声子晶体复合材料的自身特性决定了其带隙影响因素的多样性，因此有必要对其带隙的影响因素进行全面的研究分析，通过对各个参数对带隙的影响情况的分析来判断声子晶体在中低频范围内隔声应用的可行性，为下一步的仿真计算和实验验证中声子晶体各参数的选择提供理论依据。
传统的隔声材料种类繁多，从定义上讲所有的对声波有阻隔作用的材料都可以称为隔声材料，实际的隔声工程实施中经常采用的隔声材料有各种金属板、石膏板、木板以及复合板材。
由于它们大多都属于均匀介质结构，其隔声量都遵循质量密度定理，即材料的隔声性能与面密度有关，面密度增加一倍隔声量将会增大 6 分贝。
因此要获得较好的隔声效果就必须要增加隔声材料的密度。
然而在实际的应用当中，增加隔声材料密度会带来施工成本以及施工难度的急剧增大，这也限制了传统隔声材料的应用范围。
因此工程应用当中对新型轻质隔声材料的需求非常迫切。
声子晶体材料是近几十年研究状况非常热门的一种新型功能性隔声材料，其本质是一种对弹性波传播存在禁带的、结构排列或材料选择具有周期性特点的复合材料，其概念的提出只有二十多年的历史，命名借鉴了光子晶体的命名方式。
声子晶体声传播特性研究进展及其在船舶行业中的应用
声子晶体声传播特性研究进展及其在船舶行业中的应用田斌【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)004【摘要】Phononic crystal is an important acoustic artificial materials.It has been extensively investigated because of their characteristics of wave propagation, which is of great significant.This paper summarizes the research progress of band gap properties and mechanism, and acoustic absorption.This paper provides a reference for the fabrication and wave propagation investigation of acoustic artificial materials.Meanwhile, phononic crystal shows outstanding features in reducing vibration and blocking noise, and the band gap characteristics in suppressing vibration source of strength, vibration isolation and damping mechanism have been preliminary study, which laid a good foundation for the application of phononic crystal on vibration of the ship noise reduction.%声子晶体是一种重要的声人工材料,由于其独特的声波传播特性而得到广泛研究,对声人工材料中声波传播特性的研究具有重要意义.文章综述了声子晶体带隙特性、带隙机理以及吸声特性的研究进展,并对其在船舶减振降噪中的应用前景进行了展望.【总页数】7页(P47-53)【作者】田斌【作者单位】中国船舶工业系统工程研究院,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】O429【相关文献】1.声子晶体特性研究及在车身板件中减振降噪的应用 [J], 左曙光;孟姝;魏欢;何吕昌;马琮淦2.一维准周期声子晶体板中兰姆波的禁带特性分析∗ [J], 陈阿丽;郭凤丹;汪越胜3.二维声子晶体带隙特性分析与应用研究 [J], 姜超君;向阳;张波;郭宁;何鹏4.二维三组元声子晶体中的半狄拉克点及奇异特性 [J], 高汉峰;张欣;吴福根;姚源卫5.光子晶体和声子晶体中拓扑态的研究与应用 [J], 胡丽芬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
二维复合结构声子晶体的振动特性与实验研究
２ ０ １ ３ 年１ ２ 月
文 章 编号 ： １ ０ ０ ６ — １ ３ ５ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ０ ６ ６ — ０ ６
二维 复合结构声子 晶体 的振 动特性 与实验研 究
何 宇漾 ， 靳 晓雄
（ １ ． 同济大学 汽车学院，上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ；２ ． 江苏信息职业技术学院，江苏 无锡 ２ １ ４ １ ５ ３ ）
ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｔ ｏ ｎａ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｈｅ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｌ ｅ ａ ｒ ｎ ｈｅ ｔ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ （ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｎｄ ａ ｉｎ ｆ ａ ｌ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｎｄ ａ ｇ ａ ｐ ａ ｎ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｈ ．Ｔ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ，ｔ ｈ ｅ
摘 要： 声子晶体可 以获得低频带 隙， 抑制特定频率振动 的传播 。建立 二维复合 结构声子晶体的有限元模型， 分析
其传输特 性， 以得 到各 组元 参数对带隙的起止频率及带 宽的影 响。分析 声子晶体的各种 材料 参数、 结构参数 、 周期数、
排 列方 式 等 对 带 隙 的 影 响 。利 用 铝 板 、 硅胶、 钢 片材 料 制 作 复 合 结 构 声 子 晶体 样 件 ， 进行传输特性实验， 得 到 的频 率 响
浅谈声子晶体的应用研究
浅谈声子晶体的应用研究发布时间：2023-02-20T06:00:12.270Z 来源：《建筑实践》2022年10月19期作者：雷柏青[导读] 声子晶体是一种具有带隙特性的周期性复合材料雷柏青广州大学土木工程学院广东省，510006摘要：声子晶体是一种具有带隙特性的周期性复合材料，具有减振降噪，滤波聚能等重要应用价值。
本文简述了有关声子晶体的概念和研究方法，主要介绍了声子晶体在减振消能、隔声、减振防浪、以及定向波导和声聚焦等方面的应用，对声子晶体有关应用研究方面有一定的启示。
关键词：声子晶体；带隙特性；应用研究0引言：声子晶体的概念最早于1993年由Kushwaha提出[1]，用于研究进行弹性波传播或抑制弹性波传播的周期性介质，然而，关于声子晶体的研究却早已在1979年便由Narayanamurti等人完成了，当时他们研究了高频声波在GaAs/AlGaAs超晶格中的传播，而该超晶格可被视为一维声子晶体[2]。
弹性波在传播过程中与周期性结构相互作用，只有一定频率范围内的弹性波可以顺利通过周期结构进而传播出去，而其他频率范围内的弹性波则被阻挡无法传播，表现在频散关系上即为存在弹性波带隙。
因而对于具有弹性波带隙的周期性介质，声子晶体被认为是弹性波传输的载体，被纳入了弹性波传输研究领域。
由于声子晶体概念的提出至今只有近三十年，目前尚无比较成熟的应用，因而关于实际应用方面的研究仍属于现今声子晶体研究领域的重要课题。
1研究方法：带隙特性是声子晶体的主要研究对象，常用能带结构和传递特性两种方式表述。
能带结构表示声子晶体中弹性波的频散关系，研究者可以通过分析能带结构确定结构是否存在抑制弹性波传播的全通带隙和局域抑制的方向带隙，进而设计制造出所需要的设备。
另外由于实际设备不具有无限周期，弹性波在设备上的传播能力需要以传递特性来描述。
实验结果证明，有限周期声子晶体即使只拥有很少的周期数，但描述的带隙范围却与无限周期声子晶体描述的带隙范围一致，只是随着周期数量的增加，带隙范围内的弹性波衰减程度开始逐渐增大。
声子晶体材料的声学性能调控研究
声子晶体材料的声学性能调控研究声子晶体材料是一类具有周期性结构的材料，具有特殊的声学性能。
在过去的几十年里，声子晶体材料的研究已经取得了很大的进展。
本文将从声子晶体材料的基本原理、调控方法以及应用前景等方面进行论述。
声子晶体材料的基本原理在于其具有周期性的晶格结构，这种结构可以使声波在材料中得到限制和散射，从而具有频率选择性。
声子晶体材料中声速、声波的传播方向以及声子的色散关系都受到晶格结构的调控和限制。
对于声子晶体材料的调控方法有很多种，其中一种常用的方法是通过调节材料的几何结构来实现。
例如，可以通过改变材料的晶格常数、孔隙大小和形状等来调控声音的传播。
此外，还可以通过改变材料的组分和材料的制备工艺来实现声学性能的调控。
声波在声子晶体材料中的传播具有许多奇特的性质。
例如，声子晶体材料中存在禁带，即某个频率范围内的声波无法传播。
这种禁带现象可以用来实现声音的隔离和过滤。
此外，声波的传播方向也可以通过调控晶格结构来实现。
通过设计合适的晶格结构，可以使声波只能沿着特定的方向传播，从而实现声波的定向传输。
声子晶体材料不仅在基础研究领域有很多应用，也在实际生活中有着广泛的应用前景。
例如，在声学隔离和噪音控制方面，声子晶体材料可以用来制造新型的隔音材料和噪音屏障。
此外，声子晶体材料还可以用于声学器件的设计，例如声波滤波器和声学波导等。
近年来，随着声子晶体材料领域的不断发展，越来越多的新材料和新结构被提出来。
例如，研究人员通过引入非线性效应和构造各向异性结构等方法，进一步丰富了声子晶体材料的声学性能。
这些新材料和新结构的发展将进一步推动声子晶体材料在噪音控制、超声波波导和声学器件等领域的应用。
总之，声子晶体材料的声学性能调控研究是一个非常有挑战性和有意义的课题。
通过对声子晶体材料的深入研究，可以为声学隔离、噪音控制和声学器件的设计等方面提供新的解决方案。
相信随着技术的进一步发展，声子晶体材料将在未来的应用中展现出更加广阔的前景。
一种带声子晶体结构的轴向柱塞泵抑制振动噪声方法
一种带声子晶体结构的轴向柱塞泵抑制振动噪声方法一种带声子晶体结构的轴向柱塞泵抑制振动噪声方法随着现代工业的飞速发展，液压传动越来越广泛应用于各行各业中。
其中，轴向柱塞泵作为一种比较常见的液压传动元件，其性能及运行效率直接影响到工业生产的稳定性和效益。
然而，在实际使用过程中，轴向柱塞泵常常会出现振动和噪声等负面影响，严重影响了传动元件的正常运行和使用寿命。
因此，开展轴向柱塞泵振动噪声问题的研究，对于提高其运行稳定性和效率具有重要意义。
为了解决轴向柱塞泵振动噪声问题，科研人员提出了一种带声子晶体结构的抑制振动噪声方法。
具体方法如下：1.声子晶体结构设计声子晶体是指一种具有周期性结构的材料，通过改变其周期性结构和材料特性，可以实现对特定频率的声波传输的控制和过滤。
在轴向柱塞泵上应用声子晶体结构，主要是针对振动噪声中频率比较明显的成分进行控制和过滤，以达到抑制振动噪声的目的。
2.声子晶体结构的制备制备声子晶体结构需要特定的工艺和材料，一般采用MEMS（微机电系统）技术或纳米加工技术，通过数控加工和压制成型等方式来制备。
由于制备声子晶体结构的工艺复杂，制造成本较高，因此在设计和制备过程中需要严谨细致，确保结构的稳定性和性能优异。
3.声子晶体结构的应用将制备好的声子晶体结构固定在轴向柱塞泵的重点振动部位，基于声学原理，声子晶体结构会对特定频率的振动噪声产生反向作用力，从而抑制振动噪声的产生。
需要注意的是，在应用声子晶体结构时，应根据轴向柱塞泵的性能要求和实际使用场景，合理设计声子晶体结构的材料和结构参数，以达到最佳抑制效果。
以上即是一种带声子晶体结构的轴向柱塞泵抑制振动噪声方法。
通过应用声子晶体结构，可以有效降低轴向柱塞泵的振动和噪声等负面影响，提高其运行稳定性和效率。
未来，科技创新和工程技术的不断进步，将进一步完善和优化这一抑制振动噪声的方法，让轴向柱塞泵在各个领域中发挥更大的作用和贡献。
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组合型声子晶体板的低频减振降噪特性研究
组合型声子晶体板的低频减振降噪特性研究
引言
降低噪音对于改善生活质量和提高工作效率至关重要。
在不同领域，例如建筑、交通运输和机械制造，声音的干扰往往对人们的生活和工作造成了很大影响。
因此，减振降噪技术成为了一个热门的研究领域。
近年来，声子晶体板作为一种新型的振动降噪材料，引起了广泛的关注。
本文将重点研究组合型声子晶体板的低频减振降噪特性。
1. 组合型声子晶体板的结构和原理
组合型声子晶体板是由两个或多个不同材料组成的复合结构。
它的结构可以根据需要进行设计和优化，以实现特定的低频减振降噪效果。
在组合型声子晶体板中，晶格结构和材料的密度分布对声波传播的特性起着重要的影响。
2. 材料选择与设计
声子晶体板的材料选择是实现低频减振降噪的关键。
首先，需要选择具有较高的密度和较低的声速的材料，以增强声波的散射效果。
其次，材料的结构和形貌也会影响声波的传播和散射，因此需要进行合适的设计和优化。
3. 实验测试与结果分析
为了研究组合型声子晶体板的低频减振降噪特性，我们搭建了相应的实验平台，并进行了一系列实验测试。
通过改变声子晶体板的结构和材料组合，我们测量了不同频率下的声波传播和衰减情况。
实验结果表明，组合型声子晶体板在低频段具有较好的减振降噪效果，能够有效地吸收和分散声波能量。
4. 优化与应用展望
基于实验结果的分析，我们可以进一步优化组合型声子晶体板的结构和材料组合，以进一步提高它的低频减振降噪效果。
此外，组合型声子晶体板还可以应用于建筑和交通工程中，用于减少噪音的传播和干扰，改善人们的生活和工作环境。
结论
本文研究了组合型声子晶体板的低频减振降噪特性。
通过实验测试和结果分析，我们验证了这种新型材料在低频段具有较好的减振降噪效果。
此外，我们也展望了组合型声子晶体板在建筑和交通工程中的应用前景。
我们相信，通过进一步的研究和优化，组合型声子晶体板将在未来的噪音控制领域发挥重要作用
通过实验测试和结果分析，本研究验证了组合型声子晶体板在低频段具有较好的减振降噪效果。
该材料具有较高的密度和较低的声速，能够有效地吸收和分散声波能量。
基于实验结果的分析，可以进一步优化组合型声子晶体板的结构和材料组合，以进一步提高其减振降噪效果。
此外，该材料还可以应用于建筑和交通工程中，用于减少噪音的传播和干扰，改善人们的生活和工作环境。
展望未来，通过进一步的研究和优化，组合型声子晶体板将在噪音控制领域发挥重要作用。