摘要：声子晶体是一种具有声子带隙的周期性结构,通过对其带隙的动态调控设计,进而满足航空航天领域中重大装备对减振降噪性能的特定需求.文章在声子晶体的带隙设计中,引入智能材料,采用拓扑优化方法,开展多功能声子晶体带隙动态调控设计.首先采用有限元方法分析声子晶体的带隙性能,并建立形状记忆合金的温度本构关系模型;其次基于变密度法的拓扑优化方法,在满足特定体分比及强度约束、保证声子晶体单胞之间的连接性约束条件下,以相对带隙最大化为目标函数建立声子晶体带隙设计优化模型;最后根据改进的材料插值模型,分析求解设计灵敏度,采用移动渐进法开展多功能声子晶体带隙结构的拓扑优化设计.优化结果表明:在XY模式下形状记忆合金从马氏体转换到奥氏体带隙拓宽了103.9%,在Z模式下带宽增大了3.75倍.研究结果为声子晶体在复杂环境下实现更为主动带隙调控提供了一种有效的设计方法.

摘要：为改善传统板型结构的声学性能,设计一种新型含共振腔体板型声学超材料结构。研究结果表明:共振锤对该板型声学超材料的吸声性能几乎没有影响;共振腔夹层板带孔上下面板的厚度或者立方体周期性方形壁板结构的壁长、壁厚等对整体结构的声学效果具有明显的调节作用,随着这些参数的增大,结构整体的吸声峰会向低频移动。

摘要：民用飞机低频减振降噪是目前亟待解决的实际问题，含包覆层型局域共振声子晶体具有出色的低频降噪性能，掌握其带隙特性就成为解决问题的关键步骤。本文在单包覆层声子晶体基本模型的基础上，对比分析了相同工况下双包覆层声子晶体的能带结构，对带隙的上下边界处进行了模态分析，阐述了双包覆层声子晶体产生低频带隙的原因，进一步研究了结构参数对于含包覆层型声子晶体带隙的影响情况，发现对于单包覆层声子晶体，随着包覆层厚度的增加，带隙整体向低频移动，带隙数量增多，带宽变化不大；对于双包覆层声子晶体，随着外包覆层厚度与内包覆层厚度比值的增大，双包覆层声子晶体的带隙整体向低频移动，第一带隙的起始频率逐渐降低，带宽逐渐减小，第二带隙逐渐打开，并且随着厚度比的增大而增大。本文的结果将对局域共振声子晶体的结构设计及仿真分析提供一定的理论指导，进一步推动声子晶体结构的工程化应用。