基于压电复合基体小尺寸约束型声子晶体弹性波传播机制研究

The vibration and noise control has become the urgent needs to solve engineering problems，and phononic crystal provides a effective way to solve the problem. However, low frequency vibration and noise control problem has become the main bottleneck restricting the technology popularization and application. In this project, with binding phononic crystal as the research object, the band structure and the cut-off frequency of the binding phononic crystal are studied, revealing the propagation rules of elastic wave in a binding phononic crystal. At the same time, the the active control band structure of the phononic crystal with piezoelectric composite matrix are studied, revealing the active control law based on the piezoelectric composite substrate, laying the theory and technology foundation for design and preparation of small size, low frequency attenuation phononic crystal.

振动与噪声的控制已经成为工程界迫切需要解决的问题，声子晶体为解决该问题提供了有效的途径。然而，低频振动与噪声的控制问题已经成为制约该技术推广应用的主要瓶颈。本项目中以约束型声子晶体为研究对象，通过对约束性声子晶体能带结构和截止频率随约束类型、材料参数和拓扑结构等参数的变化规律进行研究，揭示出弹性波在约束型声子晶体中的传播规律；同时提出并深入研究通过压电复合基体实现对约束型声子晶体能带结构的主动控制，建立压电复合基体对能带结构的主动控制模型。本项目旨在揭示弹性波在约束性声子晶体中的传播规律和基于压电复合基体的主动控制规律，为设计和制备小尺寸、低频高衰减声子晶体奠定理论和技术基础。

声子晶体是一种人工合成的周期性弹性复合材料，由于其带隙特性和局域共振特性，在低频噪声的控制方面具有潜在的应用价值。本项目基于弹性波在小尺寸声子晶体中的传播控制理论，对低频噪声的控制问题展开研究，设计了多种复合声子晶体结构，经过仿真计算和实验测试表明，通过结构优化设计，可以实现小尺寸结构对低频宽带声波的控制，该研究为低频宽带声子晶体的研究提供了重要的参考；同时设计了负电容压电声子晶体板结构，将压电材料引入声子晶体设计中，在一定程度上实现了对声子晶体带隙的主动调控。