摘要：针对低频噪声的隔离问题,设计了一种薄膜底面Helmholtz腔声学超材料,该超材料由薄膜底面Helmholtz腔附加质量单元构成.使用有限元法,计算了超材料在20-1200 Hz频段内的传输损失曲线与各阶共振频率,并在实验中验证了数值计算的真实性.研究结果表明,超材料在20-1200 Hz频段内隔声性能良好,出现了6个隔声峰,其中100 Hz以下的2个隔声峰传输损失分别高达44.29 dB与67.43 dB,整个频段内的最高传递损失为90.18 dB.相较于单一的Helmholtz腔、薄膜声学超材料或传统材料,本超材料的隔声性能有了较大提升.结合共振频率与隔声峰处的振动模式图,进一步分析了超材料的隔声机理.计算了超材料的透射系数与反射系数,使用等效参数提取法,得到了超材料的等效模量与等效密度,在隔声峰处发现了负等效密度,同时发现其等效模量接近于零,并由能量角度进一步分析了异常等效参数的产生机理.通过等效电路法,得到了超材料的声阻抗,较精确地计算了超材料的首阶共振频率,并分析了产生误差的原因.研究了附加偏心质量单元对超材料隔声性能的影响,发现附加偏心质量单元可以抑制反对称共振模态的出现,同时大大增加了超材料的隔声峰数量,在实验中这一说法得以验证.

摘要：针对低频噪声的隔离问题,设计了一种基于压电材料的可调控薄膜声学超材料,该材料由压电质量块嵌入弹性薄膜制成.建立了材料的有限元分析模型,并且计算了材料的各阶特征频率与20-1200 Hz频段的传输损失曲线,并通过实验验证了有限元计算的真实性.计算结果表明:此声学超材料在20-1200 Hz频段内隔声性能良好,存在两个50 dB以上的隔声峰与一个可调式的隔声峰.通过分析简单结构的首阶共振模态并构建其等效模型,从理论上探究了结构参数对薄膜声学超材料隔声性能的影响,并通过有限元计算验证了其等效模型的正确性;综合分析材料的特征频率与传输损失曲线,进一步讨论了结构的隔声机理,分析结果表明,在特征频率处,薄膜的“拍动”会导致声波在其后的传播过程中干涉相消,实现声波的衰减;通过Fano共振理论,探究了各共振点处传输损失曲线特征不同的原因;压电质量块与外接电路组成LC振荡电路,在电路的共振频率处,压电材料的振动可以吸收声波的能量从而造成一个隔声峰,同时可以改变外接电路的参数来调整电路的共振频率,从而实现对隔声性能的调控.最后,探究了压电质量块偏心量对材料性能的影响,并通过有限元计算验证了材料隔声性能的可调性.研究结果为可调式薄膜声学超材料的设计提供了理论参考.

摘要：设计了一种蜂窝结构声子晶体。用有限元法进行了分析,计算其能带结构图,分析几种振动模式,并阐明带隙机理;针对第一带隙和截止频率的振动模式分别建立等效模型;通过计算不同结构参数的晶体结构的能带图探讨了结构参数对带隙的影响,同时验证了等效模型的合理性,并给出了频率传递曲线。结果表明:该结构为局部共振声子晶体,在36.27~246.91Hz频率范围内存在1个较宽的带隙。通过改变结构参数,可以进一步拓宽结构带隙,并且降低带隙频率。通过优化结构,当频率包含在间隙范围内时,可以实现121.86dB的振动衰减。研究结果为声子晶体结构的设计提供了参考。

摘要：为提高Helmholtz型声子晶体低频隔声性能,设计了一种Helmholtz腔与弹性振子的耦合结构,通过声压场及固体振型对其带隙产生机理进行了详细分析,建立了相应的弹簧-振子系统等效模型,并采用理论计算和有限元计算两种方法研究了各结构参数对其带隙的影响情况.研究表明,该结构可等效为双自由度系统振动,在低频范围内具有两个带隙;在6 cm的尺寸下,其第一带隙下限可低至24.5 Hz,而同尺寸无弹性振子结构只能达到42.1 Hz,带隙下限降低了40%,较传统Helmholtz结构具有更为优良的低频隔声特性.另外,在框体尺寸一定的情况下,降低结构间距、增大开口空气通道长度及振子质量、增大左侧腔体体积等方式,是增大带隙宽度、提高低频隔声效果的主要手段.

摘要：设计了一种含薄膜壁的Helmholtz型声子晶体,该结构利用了空气和薄膜的耦合振动,一方面将刚性壁转变为柔性壁,降低了一阶振动时的等效刚度,使第一带隙下限分别低于同参数下的普通Helmholtz型声子晶体和薄膜,另一方面基于局域共振原理,由于薄膜的出现和腔口空气通道长度的增加,使得结构在低频范围内存在多个振动模态,从而将原有一个带隙扩展为多个带隙.将该结构带隙上下限分别等效为环形系统和串联系统,用传递矩阵法和有限元法两种方法计算了其低频带隙范围,两种方法结果吻合良好.通过调整参数对带隙调控规律进行了进一步分析,结果显示,在低频范围内,既可以通过改变与腔口空气通道或薄膜相关的参数,在保证其中某些带隙变化不大的情况下,单独调整其他带隙;也可以通过调整内外腔体积,对所有带隙进行调控.

摘要：针对机械臂运动跟踪控制器的参数自整定问题,设计了一种基于强化学习Policy Gradient法的参数整定器。首先,介绍了机械臂的一种混合动力学模型,根据该系统模型进行了比例微分(proportional-derivative,PD)控制器设计和李雅普诺夫稳定性证明,并由此给出了参数矩阵的范围。其次,设计了基于Policy Gradient的参数整定器,通过引入积分器的方法对其进行改进,使其控制下的参数行为连续化以进一步提高PD控制器的控制效果。最后,以二阶机械臂系统为例进行了仿真验证。实验数据证明了该参数整定器的有效性和可行性,并能有效提升系统的动态性能。

摘要：设计了一种双局域共振原理的Helmholtz型声子晶体结构,该结构采用U字型嵌套设计,分为内外两个腔,摆脱了内腔空气对带隙上限的影响,使得低频带隙上限得以大大提高。在分析低频带隙形成机理和影响因素时,将弹性杆-弹簧模型引入理论计算,使得简化模型计算精度得以提高。研究表明:该结构具有良好的低频带隙特性,其最低带隙范围为86. 9～445. 9 Hz。结构低频带隙主要受晶格常数、壁厚、细管宽度和长度的影响。在保持其它参数不变的情况下,带隙上限随晶格常数、壁厚和细管长度的增加而降低,随细管宽度的增加而增加;带隙下限随晶格常数、细管长度的增加而降低,随细管宽度、壁厚的增大而增大。该研究为低频噪声控制提供了一定的理论支持,拓宽了声子晶体的设计思路。

摘要：设计了一种新型多重开孔式局域共振声子晶体结构,结合有限元法计算并分析所设计结构的带隙生成机理和振动特性,并在此基础上进一步分析了带隙影响因素。结果表明,与传统的全连接结构相比,该单元结构质量较轻,且带隙更宽,可在40.8~256.7Hz范围产生带隙,带隙宽度达215.9Hz,占整个低频范围的92.95%。通过进一步优化结构参数,第一带隙起始频率可低至36.1Hz,带宽为174.1Hz。该结构保证较轻质量的同时可实现低频内的较宽带隙,对飞机、潜艇等舱室的低频降噪具有潜在应用前景。

摘要：该文设计了一种新型十字型声子晶体结构,并采用有限元法对其进行了研究;分析了此结构若干共振频率下的振动模态,分别建立了带隙起始频率与截止频率处振动模态的简化模型,探究了结构与材料参数对带隙的影响,验证了简化模型的合理性;最后计算了结构的反射系数与透射系数。结果表明,该结构带隙产生机理属局域共振型,能够在中低频段内产生一个完全带隙。通过对金属芯体密度、基体密度、包覆层的宽度及弹性模量等因素的调节,可以实现对带隙上、下界频率的调节,结构的反射系数与透射系数随入射波频率的变化也与带隙图相应证,当带隙图显示出现带隙时,结构的透射系数也随之下降。

摘要：设计了一种多重开孔式局域共振声子晶体结构,结合有限元方法计算结构的带隙和隔声特性,并进一步分析了影响隔声效果的因素。结果表明,该结构在41~1500 Hz范围内存在一个较宽的完全带隙和两个较宽的方向带隙。隔声峰出现的位置与带隙频率范围相对应。通过增加内部金芯体的半径,减小包覆层硅橡胶孔的尺寸,可以取得更好的隔声效果。通过在结构中新增一层复合层,可使整体结构的隔声性能进一步优化。