周期结构带隙的能效观点-上海交通大学.PDFVIP

第36 卷 第2 期 噪 声 与 振 动 控 制 Vol 36 No.2 2016 年4 月 NOISE AND VIBRATION CONTROL Apr. 2016 文章编号：1006-1355(2016)02-0001-05+45 周期结构带隙的能效观点 1 2 2 周 俊 ，饶柱石 ，塔 娜 （1. 上海交通大学 振动、冲击、噪声研究所，上海 200240 ； 2. 上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室，上海 200240 ） 摘 要：在几何构型或材料特性方面具有空间重复特性的一类结构，称为周期结构，如桁架、加强筋板等。在一定 频率范围内，周期结构能够阻断弹性行波在其中传递，该特性可应用于隔振器开发。现有周期结构隔振分析大多基于 无限长假设，即假设周期结构在几何空间中可无限延伸，因此只有行波解具有物理意义，非行波模式则被忽略。然而， 工程中隔振系统都是有限长的，因此非行波解的确存在，故其能量传输特性具有研究价值。周期桁架有限元数值仿真 结果表明，周期结构行波解的功率因数始终等于1，说明频散曲线与能量传输效率有关。据此引入效率指标函数，通过 其响应表面局部极大值、极小值的连线，将频率-波数空间划分为能量传输高效区和低效区。该划分方式能统一处理行 波解和非行波解的情况，拓展原有带隙分析适用范围，为有限周期结构能量传输效率分析提供新途径，对于隔振器开 发设计具有重要参考价值。 关键词：振动与波；周期结构；功率因数；效率；带隙；桁架 中图分类号：O328 ；TB535 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn. 1006-1335.2016.02.001 Study on the Band-gap of Periodic Structures in the Viewpoint of Power Efficiency ZHOU Jun 1, RAO Zhu-shi 2, TA Na 2 （1. Institute of Vibration Shock Noise, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China; 2. State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China ） Abstract : Periodic structure is the repetitive in geometric configurations or material properties, such as trusses and rib- stiffened plates. In certain frequency bands, periodic structure can isolate the incident travelling waves. This property is widely applied in vibration isolator ’s design. Generally, the analysis of periodic structur