学术前沿 | 二维分级声子晶体增强带隙特性的研究

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-10-12 21:10

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近年来，声子晶体因其独特的带隙特性而受到广泛关注，该特性可以有效地操纵声波和弹性波的传播。本研究重点探索更丰富的带隙并利用带隙特性实现结构减振。在这项研究中，提出了一种具有丰富周期性的新型二维（2D）分层声子晶体，它具有增强的带隙特性。所提出结构的研究方法是使用有限元法（FEM）进行数值模拟。通过应用布洛赫定理，有限元法是计算结构带隙的更方便的工具。根据数值结果，可以得出结论，所提出的二维分层声子晶体的带隙不仅可以分为完全带隙和定向带隙，而且还可以根据宏观和微观晶胞的振动模式分为更有趣的类别，分别称为 I 型、II 型和 III 型带隙。此外，还研究了结构参数变化对带隙的影响，结果表明，适当调整结构参数（如晶胞数量、角度和长度）可以导致低频偏移和带宽某些带隙的增加。分层声子晶体的原型是使用 3D 打印技术制造的。进行了振动测试，并将仿真结果与实验结果进行了比较，验证了二维分层声子晶体的减振性能。这项研究的重要贡献是揭示了二维分级声子晶体有趣的带隙产生特性，这有利于促进对周期性结构中带隙机制的理解。分层周期性结构中增强的带隙特性为实际的减振降噪应用提供了更多的潜力和可能性。

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