学术前沿 | 基于复合单元的层梯度周期管振动控制与带隙调节 ——投稿文章

本文创新性地构建了层-梯度复合单元，并在此基础上提出了在普通管道中加入层-梯度周期管道的振动控制策略。重点研究了其独特的降频性能和带隙特性。研究结论如下:

(1) 与普通周期管相比，层梯度周期管可以在不改变结构尺寸的情况下降低高阶带隙频率，实现带隙调谐。

(2) 液体的填充使带隙频率降低。随着流体密度的增加，每个带隙的频率减小，在高阶带隙中观察到更显著的降低。对于匀速理想流体，流速在0 ~ 10 m/s范围内，流体压力在0 ~ 2 MPa范围内对带隙的影响较小。

(3) 层间耦合使得层梯度周期管的带隙更加复杂。随着晶格常数的增大，带隙频率减小，带隙数增加。层厚差越大，一阶带隙越宽，频率越低。分量比越大，一阶带隙频率和带宽越大。二阶带隙的最大带宽出现在对称平面上。三阶带隙的最大带宽出现在层厚比为3:7(或7:3)时。此外，层数的增加不利于带隙的加宽。

(4) 带隙边界和带宽受材料性能差异的影响。当材料A相同时，杨氏模量差越大，带宽越大。密度差越大，带隙的频率越低。

(5) 层梯度周期管独特的降频性能为有限空间内的带隙调谐提供了可行的解决方案。