[发明专利]一种局域共振型声子晶体周期涂层结构

说明书

本发明属声学功能材料结构设计领域，具体涉及一种局域共振型声子晶体周期涂层结构。提出了以正方形晶格形式排列的局域共振型声子晶体周期涂层结构，该结构的单胞以环氧树脂作为基体，以铅作为圆柱散射体，圆柱散射体由环形涂层包裹。环形涂层含任意个圆柱孔，每个圆柱孔将完好的涂层分隔成铝和聚合物两部分。利用有限元法计算了这种声子晶体结构的带隙与传输谱，分析产生局域共振特性的影响因素,最终提出一种具有局域共振型声子晶体周期涂层结构。本发明的声子晶体周期涂层结构具有良好的局域共振特性，能获得低频宽带隙，使声子晶体结构能更好地应用于工程领域。

技术领域

本发明属声学功能材料结构设计领域，具体涉及一种局域共振型声子晶体周期涂层结构。

背景技术

声子晶体由于具有弹性波带隙特性，使其在振动控制与噪声隔离方面具有很大的应用前景。目前，声子晶体的带隙频率往往较高且带隙宽度较窄，而对于工程应用的低频宽带隙要求不符合，这严重限制了其在减振降噪领域的应用。如何获得可调低频宽带隙的声子晶体结构将显得格外重要。

近些年来，国内外学者在寻求低频宽带隙的声子晶体结构方面做了大量的研究。例如，在二维声子晶体方面，有学者在研究正方晶格钢柱与流体耦合的声子晶体结构时，发现了通过改变微结构可以实现带隙的调制的现象；有学者对二维钢管与流体耦合的声子晶体结构进行研究时引入了窄缝结构，获得了听频范围内的宽带隙；有学者讨论了二维十字型孔的完全带隙结构。

最近，有学者在研究三组元声子晶体结构时，提出了局域共振机理，局域共振机理表明获得低频宽带隙结构不需要增加相应的结构尺寸，这可为减小声子晶体结构尺寸带来了希望。因此，低频局域共振和准局域共振带隙吸引了大量的研究者。例如，有学者在研究二维阶梯柱状局域振子声子晶体板时，获得了低频带隙；有学者在研究二维声子晶体薄板时，引进了周期阵列圆柱点结构，该结构类似于局域共振结构，从而获得了低频带隙；有学者分析了浸入水中的覆盖了一层周期聚合物球的玻璃薄板结构，研究了弹性波在其中的传播；有学者研究了二维声子晶体颈结构获得了低频宽带隙特性；有学者研究了二维三组元梳状局域共振声子晶体，并用质量-弹簧模型解释了其产生低频宽带隙的原因。

发明内容

为了克服以上的技术不足，本发明提供一种局域共振型声子晶体周期涂层结构。

本发明提供一种局域共振型声子晶体周期涂层结构，其包括以正方形晶格形式排列在环氧树脂基体中的圆柱散射体与环形涂层，所述环形涂层设置在圆柱散射体外侧，所述环形涂层中设有n个圆柱孔，环形涂层由两种材料构成，其中n个圆柱孔将环形涂层分成n段，每段由两种不同的材料交替周期设置。

所述环形涂层由n个圆柱孔隔成若干A段和B段，其中A段和B段分别由不同的材料构成，且所述A段和B段间隔周期排列并构成完整的环形涂层。

其中A段和B段的数量分别为1段、2段、4段或8段。

所述A段的材质为铝，B段的材质为聚合物。

所述环形涂层和厚度的关系如下：t＝0.527r₂²+0.332r₂-0.000705，其中t为涂层厚度，r₂为圆柱散射体的半径。

所述环形涂层的厚度为0.0001m～0.001m。

圆柱散射体的半径为0.004m～0.006m。

本发明的有益效果：具有良好的局域共振特性，能通过几何参数调整获得低频宽带隙，使声子晶体结构能更好地应用于工程领域。

附图说明

图1正方形晶格形式排列的局域共振型声子晶体周期涂层结构。

图2(a)涂层声子晶体的单胞结构示意图。