基于局域共振机理的周期弹簧振子系统带隙特性的研究.pdfVIP

基于局域共振机理的周期弹簧振子系统带隙特性研究 基于局域共振机理的周期弹簧振子系统带 隙特性研究 刘竞文 , 温激鸿，郁殿龙,温熙森 (国防科学技术大学机电工程研究所,湖南 长沙 410073) 摘 要：本文在弹簧振子系统中引入声子晶体理论中的局域共振带隙机理，得出其弯曲振动的带隙 特性，并使系统的周期尺寸比禁带内振动波长低两个量级，成功实现了“小尺寸控制大波长”的目 的。论文主要通过改变系统的弹簧和振子的参数，分析其对带隙宽度的影响。具有低频局域共振带 隙的周期结构为结构减振提供一种全新的技术途径。 关键词：局域共振；弹簧振子；带隙 Research on the gaps properties of periodic spring-mass system basing on the Locally Resonant mechanism LIU Jing-wen, WEN Ji-hong , YU Dian-long , WEN Xi-sen ( Institute of Mechatronical Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China ) Abstract ：In the paper, the locally resonant mechanism of phononic crystals theory is introduced in the periodic spring-mass system, and the band gaps properties of bend vibration is got. We find that the appearance of a gap in a frequency range of two orders of magnitude lower than that the one resulted by the Bragg scattering. So we can get the low frequency gap with small size structure. In this paper, we analyze the effect of the parameters of spring and mass on the width of the gaps. The low frequency locally resonant band gaps in the periodic structure will provide a new way for the vibration controlling of the structure. Key words ： locally resonant; spring-mass system; band gaps 引 言 结构振动问题广泛存在于航空航天、船舶、机械动力等各个领域，抑制结构中的有害 振动一直是工程技术中迫切需要解决的问题。 声子晶体是由两种或两种以上弹性介质组成的具有周期结构和弹性波带隙特性的功能 材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的色散关 系（也称带结构），色散关系曲线之间的频率范围称为带隙。目前有两种带隙形成的机理； 布拉格散射和局域共振。对于布拉格散射机理，带隙产生的主要原因是周期变化的材料参 数或几何参数与弹性波的相互耦合作用，其最低带隙中心频率对应的弹性波波长约为晶格 基金项目：国家自然科学基金项目） 作者简介：刘竞文(1982-)，男，重庆人，硕士，从事周期结构振动方面的研究工作. E-mail: iamirritated@163.com 通讯联系人：温激鸿，副研究员. E-mail:wenjihong@ 8－20 2007 第九届全国振动理论及应学术会议论文集