折叠结构的波动特性及其调控

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Vercetti
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
声子晶体作为一种新兴的周期结构材料,具有很多常规材料无法比拟的特性。本文主要研究折叠结构构成的声子晶体中的波动问题,探究其中的各种波动特性,并提出几种能调控波动特性的应用器件模型。大量研究显示折叠结构面对外界的扰动时,不仅会对共振峰和传输等产生不同程度的影响,还会产生比如手性等新现象。为解决外界扰动对折叠结构中弹性波波动特性的影响问题,本文分别进行了以下3部分的研究。第一部分,考虑了带轴向力的薄板理论,建立了折叠结构的波动方程。利用传递矩阵法求解,得到了与有限元方法吻合的能带结果。结果显示:折叠结构中存在很强的多波场耦合效应,除了打开了经典的Bragg带隙(即单模式带隙)外,还产生了由于纵波和弯曲波耦合的间接带隙。传输谱计算以及利用傅里叶变换方法获得的能带结构都证明了单模式带隙和间接带隙的存在。第二部分,针对二维Miura-Ori折叠结构的波动特性,分析了能带结构、极化特性以及各向异性程度。发现二维Miura-Ori折叠结构是一个典型的单模式方向带隙结构,而且呈现很强的各向异性性质。对其群速度分布的统计显示,群速度呈明显的方向依赖性,能实现定向辐射。通过对结构参数进行的敏感性分析,确定了折叠结构波动性质(方向带隙、各向异性程度和群速度分布)的调控范围。同时,也分析了结构表面处理方式对波动特性的影响程度,给出了简单的处理表面共振现象的方法。第三部分,基于二维Miura-Ori折叠结构,设计了 2种能调控波动特性的应用器件模型:1)定向传导器件。运用梯度设计方案,实现了将斜入射的入射波逐步矫正至垂直出射;以及将垂直入射的入射波分散至一定角度实现斜出射,实现波的定向调控;2)单向传输器件。利用两种单胞的方向带隙特性,设计了一种具有一定稳定性的单向传输器件。在一定大小的外界扰动下,实现了稳定、高效的单向传输;一旦外界出现了较大的扰动,单向传输功能就会消失。这种设计的扰动敏感性,有望为可控的单向传输开关功能提供思路。
其他文献
单质硫的储量大,开采成本低且安全环保,同时以硫为正极的锂硫电池具有超高的比容量和能量密度,是理想的储能器件。目前锂硫电池主要存在以下问题:单质硫及其放电产物导电性差
巷道塌陷、瓦斯突出等力学产生的问题,严重影响煤炭企业的安全生产。结合计算机应用技术对应力场进行有效的可视化,对分析应力场拓扑结构有着重要的研究意义。当前最常用的可视化方法是绘制应力分量的等值线图,但该方法不能有效反映出应力场的基本特征。主应力迹线是研究应力场可视化的一种重要手段,它能显示出应力场的全貌特征、反映应力的传递路径,并以此解释应力场结构与巷道失稳破坏、瓦斯突出等之间存在的关系及规律。论文
非线性偏微分方程在实际问题的研究中发挥着重要作用,在数学等相关领域的研究中具有重要意义。板型方程是一类重要的偏微分方程,在理论研究和实际应用中都有广泛的研究。本文
群桩基础被广泛应用于桥梁结构之中,特别是在软土地区,其较高的承载力、较小的变形能力可以良好的适应该环境。桩基在竖向荷载作用下响应的研究已经相对成熟,然而,目前国内外
褐飞虱(Nilaparvata lugens)为半翅目飞虱科昆虫,口器刺吸式,为世界性粮食作物水稻的重要害虫之一。褐飞虱主要通过过刺吸寄主植物汁液,破坏寄主植物的营养传输造成伤害,严重
随着沿海经济的快速发展和国家海洋强国战略的实施,我国沿海地区需要建造大量的建筑物。采用传统的钢筋混凝土结构不仅影响建设工期、增加成本,而且还会加剧天然砂石资源的枯
2019年国家先后批复了多个装配式钢结构住宅建设试点省份,钢结构住宅推广浪潮态势愈发汹涌。钢板剪力墙结构体系有着经济适用、性能优良等诸多优势,对钢板剪力墙结构的研究与
研究21世纪海上丝绸之路沿线国家及地区,特别是南海-北印度洋地区的油气资源分布具有重要的战略意义,也是“一带一路”倡议框架下的重要研究内容。南海-北印度洋地区沉积盆地
聚合物太阳能电池(PSCs)作为一种极具发展前景的可再生能源技术,因其具有质量轻、制备工艺简单以及可制备半透明和柔性器件等优点备受关注。如何提高其能量转换效率(PCE)依然
近20年来,我国城市的发展迅速,城市的规模不断扩大,虽然人们的生活水平的得到了大幅度的提高,但是面对与之同时产生的城市环境污染问题,如雾霾等严重的空气质量问题,只能望洋