人工周期结构中弹性波的传播 振动与声学特性

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 传统周期结构 2

1.3 声子晶体 4

1.3.1 基本概念 4

1.3.2 带隙机理 6

1.3.3 通带特性 9

1.3.4 减振降噪探索 10

1.3.5 最新进展 10

1.4 声学超材料 11

1.4.1 基本概念 11

1.4.2 变换声学与声隐身 12

1.4.3 声学超材料减振降噪探索 13

1.4.4 高性能声学功能器件应用探索 15

1.5 人工周期结构 16

1.5.1 研究内涵 16

1.5.2 人工周期结构中弹性波传播特性及研究意义 17

1.6 本书内容及结构安排 19

参考文献 20

第2章 梁类人工周期结构振动特性 28

2.1 引言 28

2.2 局域共振型人工周期梁结构振动特性 28

2.2.1 模型和方法 28

2.2.2 带隙特性分析 37

2.2.3 减振设计及实验验证 39

2.3 含周期压电分流阵列的梁结构振动特性 46

2.3.1 压电分流阵列结构概述 47

2.3.2 含周期压电分流阵列的周期梁结构模型及带隙计算方法 48

2.3.3 含被动压电分流阵列的周期梁结构的带隙特性及振动衰减特性 52

2.3.4 含主动压电分流阵列的周期梁结构宽带振动衰减 73

2.4 充液周期管路系统振动特性 84

2.4.1 带隙理论模型与计算方法 84

2.4.2 带隙特性分析 94

2.4.3 实验验证 108

2.5 小结 114

参考文献 115

第3章 板壳类人工周期结构振动特性 118

3.1 引言 118

3.2 局域共振型人工周期板结构振动特性 118

3.2.1 结构模型和计算方法 118

3.2.2 带隙特性分析 124

3.2.3 样件设计与振动实验 127

3.3 含周期压电分流阵列的板结构振动特性 132

3.3.1 含二维周期压电分流阵列的板结构模型及计算方法 133

3.3.2 不同分流电路对带隙衰减特性的影响分析 140

3.3.3 振动实验验证 151

3.4 负泊松比周期格栅结构振动特性 152

3.4.1 负泊松比的概念 153

3.4.2 周期格栅结构波传播理论模型 154

3.4.3 振动带隙特性和传播方向性 157

3.4.4 振动带隙特性影响因素分析 161

3.4.5 实验验证 165

3.5 周期圆柱壳体振动特性 167

3.5.1 壳体理论 168

3.5.2 分析方法 172

3.5.3 周期圆柱壳体被动控制分析 184

3.5.4 周期圆柱壳体主动控制分析 192

3.6 小结 199

参考文献 200

第4章 人工周期结构水声吸声特性 202

4.1 引言 202

4.2 声学特性计算方法 203

4.2.1 层多重散射法 203

4.2.2 有限元法 208

4.3 局域共振结构吸声特性 222

4.3.1 吸声机理 222

4.3.2 吸声影响因素分析 233

4.3.3 吸声优化 245

4.4 实验测试及结果分析 255

4.4.1 实验原理 255

4.4.2 实验测试及分析 255

4.5 小结 258

参考文献 258

第5章 人工周期结构隔声特性 260

5.1 引言 260

5.2 薄膜型声学超材料的隔声特性 260

5.2.1 模型和方法 261

5.2.2 隔声机理与调控规律 265

5.2.3 隔声特性的低频宽带设计及实验验证 269

5.3 局域共振板结构的隔声特性 272

5.3.1 模型和方法 272

5.3.2 质量密度定律区隔声特性 278

5.3.3 吻合效应区隔声特性 285

5.4 局域共振型水声材料的隔声特性 290

5.4.1 模型和方法 290

5.4.2 局域共振与Bragg带隙耦合隔声机理分析 293

5.4.3 局域共振和Bragg隔声带的耦合规律 297

5.4.4 斜入射条件下隔声规律分析 302

5.5 小结 308

参考文献 309

第6章 人工周期结构声绕射特性 311

6.1 引言 311

6.2 坐标变换理论与声学变换介质 311

6.2.1 波的弯曲绕射及隐身 311

6.2.2 坐标变换理论及绕射隐身设计 313

6.2.3 声学变换介质 318

6.3 声学斗篷声绕射特性 322

6.3.1 多层介质声学斗篷的声学特性计算 323

6.3.2 声绕射的影响因素及规律 328

6.4 声学斗篷结构设计及实验 337

6.4.1 惯性超材料设计 338

6.4.2 五模超材料设计 346

6.4.3 实验及测试结果 354

6.5 小结 358

参考文献 358