【摘 要】
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噪声和振动的抑制是日常生活和工业生产中存在的重要问题,利用声子晶体的带隙特性可以达到隔声隔振的作用。为了达到特定频率的声振抑制,需要对声子晶体的带隙进行控制。陀螺结构的发展为声子晶体的色散性质控制带来了新的研究思路,通过将陀螺引入声子晶体超材料,调节陀螺转子的参数和布置方式等,可以达到控制声子晶体带隙的目的,从而更好地按人们的预想抑制特定频率的振动。振动是以弹性波的形式传播,因此对陀螺超材料的研究
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噪声和振动的抑制是日常生活和工业生产中存在的重要问题,利用声子晶体的带隙特性可以达到隔声隔振的作用。为了达到特定频率的声振抑制,需要对声子晶体的带隙进行控制。陀螺结构的发展为声子晶体的色散性质控制带来了新的研究思路,通过将陀螺引入声子晶体超材料,调节陀螺转子的参数和布置方式等,可以达到控制声子晶体带隙的目的,从而更好地按人们的预想抑制特定频率的振动。振动是以弹性波的形式传播,因此对陀螺超材料的研究主要是其中的波规律及调控研究。本文按此思路对二维约束型陀螺声子晶体超材料进行了动力学特性研究,主要内容包括以下方面:利用拉格朗日方程对约束型陀螺超材料进行了动力学建模,推导出其动力学方程,采用平面波展开法获得色散关系,通过调节陀螺转速等参数,达到对色散关系的控制作用,从而得到不同频率范围的通带和禁带。构建了有限的陀螺超材料结构进行数值模拟求解,验证了能带结构的准确性。利用结构的禁带特性,提出了一些新颖的波导设计,并用数值求解验证了可行性。从色散曲面中还可以获得波的群速度等信息,分析了陀螺转速对群速度大小的影响,通过求解结构对激励的响应,验证了群速度的方向。由于陀螺具有进动特性,研究了不同旋向输入的波激励下波的传播效果,此外,观察结构对于不同色散曲面频率的激励响应,发现各支曲面对应不同的波极化类型。对正方形约束型陀螺超材料进行了动力学特性研究,并与三角形陀螺超材料对比,总结了陀螺对能带结构调控和波传播特性的统一规律,以及不同周期排列方式具有的不同材料属性。
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