学术前沿 | 气动复合声子晶体的设计与分析

通过气压诱导变形调节软声子晶体的带隙是一种可行的操控弹性波的方法。本文设计了一种气动复合声子晶体，将迷宫结构引入到赫尔姆霍兹型声子晶体中。通过计算排列在二维三角晶格中的代表性体积单元（RVE）的带隙，我们发现这种设计有效地延长了声波的传播路径，在较低频率范围内实现了带隙。我们通过施加压力于散射体的气动驱动器，调整软材料的体积变形，从而改变空气填充率，实现场带隙频率和宽度的可逆调节。非线性有限元仿真研究了不同压力水平对带隙的影响。 此外，我们还探讨了一维声子晶体中的带隙调节及不同类型的点缺陷对声子晶体传播特性的影响。研究结果表明，在气压加载下，气动声子晶体展现了丰富的带隙特性，其中存在低频带隙，并且能够实现可逆的连续调节。本研究为操控周期性结构中的弹性波和设计软声学器件提供了宝贵的理论依据。