人工周期結構中的彈性波調控及套用基礎研究

《人工周期結構中的彈性波調控及套用基礎研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由溫激鴻擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：人工周期結構中的彈性波調控及套用基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：溫激鴻
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

對彈性波傳播特性的研究是振動與噪聲控制研究的核心基礎問題之一。聲子晶體、聲學超材料等人工周期結構的研究通過能帶理論考察彈性波入射人工周期結構的傳輸行為，實現對彈性波調控機理的深入分析，發現新的物理效應，並為振動與噪聲控制技術及聲學器件的研究提供新的技術途徑。以聲振控制為背景，項目組近期在研究人工周期結構對彈性波反射、吸收及引導的調控中，發現了彎曲波的定向傳播、局域共振低頻吸聲、布拉格帶隙與局域共振帶隙耦合的頻寬拓展及基於負泊松比設計的頻寬拓展等新效應，表明圍繞振動與噪聲控制，人工周期結構的彈性波調控機理還需要深入探討。本項目將在此基礎上，系統研究人工周期結構的彈性波調控機理，深入揭示上述物理效應的產生機制、影響因素及變化規律，探索其在振動與噪聲控制中套用的新方法、新途徑。本項目的研究將拓展和深化對人工周期結構彈性波調控機理的研究，同時也將為工程周期結構的振動與噪聲控制提供新的思路。

結題摘要

聲子晶體、聲學超材料等人工周期結構的研究通過能帶理論考察彈性波入射人工周期結構的傳輸行為，實現對彈性波調控機理的深入分析，發現新的物理效應，為振動與噪聲控制技術及聲學器件的研究提供新的技術途徑。以聲振控制為背景，項目系統研究人工周期結構的彈性波調控機理，深入揭示上述物理效應的產生機制、影響因素及變化規律，探索其在振動與噪聲控制中套用的新方法、新途徑。項目主要研究成果: (1)探討了局域共振人工周期結構的共振單元參數對結構布拉格與局域共振兩種帶隙的調控規律，發現了兩種帶隙的相互耦合效應，揭示了兩種帶隙的調控機理和帶隙耦合展寬的物理機制。 (2) 研究了負泊松比人工周期格柵結構的帶隙特性。揭示了其帶隙形成的機理，研究了提高周期格柵結構中彈性波的衰減性能的最佳化設計。 研究了薄膜型人工周期結構的隔聲特性。深入探討了薄膜型人工周期結構的隔聲機理，深入分析了隔聲性能的影響因素及影響規律。 (3)深入研究了壓電分流型人工周期結構薄板的帶隙特性和帶隙形成機理，以及電路參數對帶隙內傳播常數的影響；揭示了關鍵的帶隙影響因素和影響規律，探索了壓電分流陣列在衛星微振動抑制中套用的可行性。 (4) 研究了局域共振人工周期結構在不同背襯條件下的吸聲機理及影響因素，揭示了其共振吸聲機理、多頻諧振吸聲機理及空腔間多重散射的影響規律。研究了水聲吸聲人工周期結構線上激勵下的聲輻射模型，提出了隔聲去耦性能的影響因素及最佳化思路。 (5)研究了聲學變換介質的坐標變換設計，提出了用較少分層結構實現較好隱身效果的設計思路，分析了最佳化設計的機理。得到了控制五模材料參數實現各向異性並在一定範圍內調節的設計方法。研究了實現了彎曲波“斗篷”、彎曲波波導等器件的彎曲波坐標變換設計。 項目全面完成了申請書規定的各項研究內容。在該項目資助下，共發表論文14篇，其中SCI收錄14篇。項目研究成果可為工程周期結構的振動與噪聲控制提供一條新的技術途徑，具有廣闊的套用前景。