几种声子晶体点阵复合材料减振机理研究

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声子晶体点阵复合材料是创造性地将点阵材料理论和声子晶体理论相结合得到的全新的复合材料型式。由于它兼具比刚度高、比强度高、质量轻和减振等特点,近年来在减振降噪吸能等工程领域得到了一定的关注。特别是在日益追求材料轻量化和多功能化的今天,不论是在航空航天领域、交通运输领域或是仪器仪表等领域,声子晶体点阵复合材料都能够成为一种更新更好的选择。本课题组自2009年以来,一直在研究声子晶体点阵复合材料的阻尼特性,但是由于研究工作都是各自独立进行的,不论是采用的研究方法,还是在单胞构型的选择、单胞尺寸、复合材料参数、仿真中常量的确定、以及计算结果的处理上都存在一定的差异。这种情况不利于对现有点阵复合材料阻尼特性的比较和后续研究工作的进行。故本文在总结课题组前期工作的基础上,比较了具有不同单胞构型的声子晶体点阵复合材料的阻尼特性,并探讨了声子晶体点阵复合材料的减振机理,研究了阻尼特性的影响因素。通过对于现有研究方法的比较和分析,为了高效而直观地反应出各个影响因素对声子晶体点阵复合材料阻尼特性的影响,本文选择了有限周期模型仿真的方法。通过ANSYS、MATLAB等软件,研究振动在不同单元结构、不同参数的复合材料仿真模型中的传输特性。通过大量的计算和比较,本文得出了关于点阵复合材料的一些结论,包括:20×10×10的模型能够在更短的计算时间和更小的计算空间内较准确地反映复合材料的传输特性计算结果;不同的点阵单胞构型具备的弹性波禁带特征不同;相同的点阵单胞构型中,较小的桁架半径、较大的质点质量和弹性模量较小的填充材料能提供复合材料对振动的阻碍能力。
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