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单元结构尺寸对不锈钢空气二维声子晶体声波禁带的影响[1]

单元结构尺寸对不锈钢空气二维声子晶体声波禁带的影响[1]
单元结构尺寸对不锈钢空气二维声子晶体声波禁带的影响[1]

声子晶体研究的若干进展

声子晶体研究的若干进展 倪青, 程建春 (近代声学教育部重点实验室,南京大学声学研究所,南京 210093) 1 引言 20世纪初半导体材料的出现引发了一场轰轰烈烈的电子工业革命,使我们进入了信息时代。半导体的原子呈周期性排列,电子在半导体中运动时,电子与原子周期势场相互作用使得半导体具有电子禁带,能够操控电子的流动。以硅晶体为代表的半导体带来了一次科学技术革命。随着晶体管、集成电路、大规模集成电路甚至超大规模集成电路的开发运用,半导体技术对人类文明的进步产生了深远的影响。我们知道,半导体的理论依据是固体电子的能带理论,即电子在周期性势场的作用下会形成价带和导带,带与带之间有能隙。量子阱、半导体超晶格等模拟实际晶体设计的相关材料与器件的成功应用,使电子能带理论突破了原有天然材料的限制,进入了一个新的阶段。 约二十年前,人们开始触及对结构功能材料光学特性的研究。理论和实验证明,如果结构功能材料中的介电常数在光波长尺度上周期性变化,光子与周期结构相互作用,会使得该材料具有类似半导体中电子禁带的能带结构,称之为光子禁带。具有光子禁带的周期性电介质结构功能材料称为光子晶体。光子能量落在光子禁带中的光波不能在光子晶体中传播,当光子晶体中存在(或引入)点缺陷或线缺陷时,则禁带内的光波将被局域在点缺陷内或只能沿线缺陷传播。通过对光子晶体周期结构及其缺陷的设计,可以人为地调控光子的流动。1987年,Yablonovithch和John两人分别独立地提出了光子晶体的概念[1, 2],Yablonovitch还通过实验验证了微波波段光子禁带的存在[3]。光子晶体迅速成为光电子以及信息技术领域研究的热点。 随后,人们发现当弹性波在周期性弹性复合介质中传播时,也会产生类似的弹性波禁带,于是提出了声子晶体的概念。声子晶体具有丰富的物理内涵及潜在的广阔应用前景。声子晶体的研究引起了各国研究机构的高度关注。 2 声子晶体研究概况 2.1 声子晶体概念及基本特征 声子晶体是具有不同弹性性质的材料周期复合而成的介质。在声子晶体内部材料组分(或称为组元)的弹性常数、质量密度等参数周期性变化。随着材料组分搭配的不同,以及周期结构形式的不同,声子晶体的弹性波禁带特性也就不同。 声子晶体同光子晶体有着相似的基本特征:当弹性波频率落在禁带范围内时,弹性波被禁止传播;当存在点缺陷或线缺陷时,弹性波会被局域在点缺陷处,或只能沿线缺陷传播。同样,通过对声子晶体周期结构及其缺陷的设计,可以人为地调控弹性波的传播。 弹性波是由纵波和横波耦合的张量波,在每个组元中具有3个独立的弹性参数,即质量密度ρ、纵波波速c l和横波波速c t(在流体介质中c t=0);光波是矢量波(只有横波),在每个组元中只有一个独立的参数即介电常数(忽略材料的磁性)。因此,声子晶体的研究比光子晶体更困难,且具有更丰富的物理内涵。比较(电子)晶体、光子晶体及声子晶体的有关特性,

声子晶体

Waveguiding in two-dimensional piezoelectric phononic crystal plates J. O. Vasseur, A.-C. Hladky-Hennion, B. Djafari-Rouhani, F. Duval, B. Dubus, Y. Pennec, and P. A. Deymier Citation: Journal of Applied Physics 101, 114904 (2007); doi: 10.1063/1.2740352 View online: https://www.sodocs.net/doc/689773391.html,/10.1063/1.2740352 View Table of Contents: https://www.sodocs.net/doc/689773391.html,/content/aip/journal/jap/101/11?ver=pdfcov Published by the AIP Publishing Articles you may be interested in Vibration band gaps in double-vibrator pillared phononic crystal plate J. Appl. Phys. 119, 014903 (2016); 10.1063/1.4939484 Acoustic beam splitting in two-dimensional phononic crystals using self-collimation effect J. Appl. Phys. 118, 144903 (2015); 10.1063/1.4932138 Surface acoustic wave band gaps in a diamond-based two-dimensional locally resonant phononic crystal for high frequency applications J. Appl. Phys. 111, 014504 (2012); 10.1063/1.3673874 Propagation of acoustic waves and waveguiding in a two-dimensional locally resonant phononic crystal plate Appl. Phys. Lett. 97, 193503 (2010); 10.1063/1.3513218 Lamb waves in plates covered by a two-dimensional phononic film Appl. Phys. Lett. 90, 021909 (2007); 10.1063/1.2431569

几种常见晶体结构分析

几种常见晶体结构分析文档编制序号:[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

几种常见晶体结构分析 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131 栾春武:中学高级教师,张家口市中级职称评委会委员。河北省化学学会会员。市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。 联系电话: E-mail : 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性,所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列,使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下: 离子数目的计算:在每一个结构单元(晶胞)中,处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同,一般的规律是:顶点上的微粒属于该 单元中所占的份额为18,棱上的微粒属于该单元中所占的份额为1 4,面上 的微粒属于该单元中所占的份额为1 2,中心位置上(嚷里边)的微粒才完 全属于该单元,即所占的份额为1。 1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个Cl -,每个Cl -周围有6个Na +,与一个Na +距离最近且相等的Cl -围成的空间构型为正八面体。每个Na +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。见图1。 图1 图2 NaCl

晶胞中平均Cl-个数:8×1 8 + 6× 1 2 = 4;晶胞中平均Na+个数:1 + 12×1 4 = 4 因此NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl(4个Na+和4个Cl-)。 2.氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl-,每个Cl-周围有8个Cs+,与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个。 晶胞中平均Cs+个数:1;晶胞中平均Cl-个数:8×1 8 = 1。 因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl(1个Cs+和1个Cl-)。 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C 原子以共价键与4个C原子紧邻,因而整个晶体中无单 个分子存在。由共价键构成的最小环结构中有6个碳原 子,不在同一个平面上,每个C原子被12个六元环共用,每C—C键共6 个环,因此六元环中的平均C原子数为6× 1 12 = 1 2 ,平均C—C键数为 6×1 6 = 1。 C原子数: C—C键键数= 1:2; C原子数: 六元环数= 1:2。 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似,C被Si代替,C与C之间插 氧,即为SiO 2晶体,则SiO 2 晶体中最小环为12环(6个Si,6个O), 图3 CsCl 晶 图4 金刚石晶

常见的金属晶体结构

第二章作业 2-1 常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数有什么特点 V、Mg、Zn 各属何种结构答:常见晶体结构有 3 种:⑴体心立方:-Fe、Cr、V ⑵面心立方:-Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方:Mg、Zn -Fe、-Fe、Al、Cu、Ni、Cr、 2---7 为何单晶体具有各向异性,而多晶体在一般情况下不显示出各向异性答:因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同,造成原子间结合力不同,因而表现出各向异性;而多晶体是由很多个单晶体所组成,它在各个方向上的力相互抵消平衡,因而表现各向同性。第三章作业3-2 如果其它条件相同,试比较在下列铸造条件下,所得铸件晶粒的大小;⑴金属模浇注与砂模浇注;⑵高温浇注与低温浇注;⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件;⑷浇注时采用振动与不采用振动;⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。答:晶粒大小:⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业 4-4 在常温下为什么细晶粒金属强度高,且塑性、韧性也好试用多晶体塑性变形的特点予以解释。答:晶粒细小而均匀,不仅常温下强度较高,而且塑性和韧性也较好,即强韧性好。原因是:(1)强度高:Hall-Petch 公式。晶界越多,越难滑移。(2)塑性好:晶粒越多,变形均匀而分散,减少应力集中。(3)韧性好:晶粒越细,晶界越曲折,裂纹越不易传播。 4-6 生产中加工长的精密细杠(或轴)时,常在半精加工后,将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂 7~15 天,然后再精加工。试解释这样做的目的及其原因答:这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来,是细长工件的一种存放形式吊个7 天,让工件释放应力的时间,轴越粗放的时间越长。 4-8 钨在1000℃变形加工,锡在室温下变形加工,请说明它们是热加工还是冷加工(钨熔点是3410℃,锡熔点是232℃)答:W、Sn 的最低再结晶温度分别为: TR(W) =(~×(3410+273)-273 =(1200~1568)(℃)>1000℃ TR(Sn) =(~×(232+273)-273 =(-71~-20)(℃) <25℃ 所以 W 在1000℃时为冷加工,Sn 在室温下为热加工 4-9 用下列三种方法制造齿轮,哪一种比较理想为什么(1)用厚钢板切出圆饼,再加工成齿轮;(2)由粗钢棒切下圆饼,再加工成齿轮;(3)由圆棒锻成圆饼,再加工成齿轮。答:齿轮的材料、加工与加工工艺有一定的原则,同时也要根据实际情况具体而定,总的原则是满足使用要求;加工便当;性价比最佳。对齿轮而言,要看是干什么用的齿轮,对于精度要求不高的,使用频率不高,强度也没什么要求的,方法 1、2 都可以,用方法 3 反倒是画蛇添足了。对于精密传动齿轮和高速运转齿轮及对强度和可靠性要求高的齿轮,方法 3 就是合理的。经过锻造的齿坯,金属内部晶粒更加细化,内应力均匀,材料的杂质更少,相对材料的强度也有所提高,经过锻造的毛坯加工的齿轮精度稳定,强度更好。 4-10 用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉,并随工件一起加热到1000℃,保温后再次吊装工件时钢丝绳发生断裂,试分析原因答:由于冷拔钢丝在生产过程中受到挤压作用产生了加工硬化使钢丝本身具有一定的强度和硬度,那么再吊重物时才有足够的强度,当将钢丝绳和工件放置在1000℃炉内进行加热和保温后,等于对钢丝绳进行了回复和再结晶处理,所以使钢丝绳的性能大大下降,所以再吊重物时发生断裂。 4-11 在室温下对铅板进行弯折,越弯越硬,而稍隔一段时间再行弯折,铅板又像最初一样柔软这是什么原因答:铅板在室温下的加工属于热加工,加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成,而过一段时间又会变软是因为室温对于铅已经是再结晶温度以上,所以伴随着回复和再结晶过程,等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒,硬度和塑性又恢复到了未变形之前。第五章作业 5-3 一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体异同答:一次渗碳体:由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。二次渗碳体:从 A 中析出的渗碳体称为二次渗碳体。三次渗碳体:从 F 中析出的渗碳体称为三次渗碳体共晶渗碳体:经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体:经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗

二维声子晶体带隙特性分析与应用研究

V ol 38No.4 Aug.2018 噪 声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第38卷第4期2018年8月 文章编号:1006-1355(2018)04-0006-06 二维声子晶体带隙特性分析与应用研究 姜超君1,2,向阳1,2,张 波1,2,郭 宁1,2,何 鹏1,2 (1.武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063;2.船舶动力系统运用技术交通行业重点实验室,武汉430063) 摘要:声子晶体在减振方面拥有广泛应用前景,而带隙分析是将其付诸应用的首要前提。先利用有限元法研究结构与材料参数对带隙的影响,接着基于带隙特性分析的结果,根据实验所得的典型船用离心泵机脚的振动特性,设计以硅橡胶为基体、铅为散射体的声子晶体薄板。将声子晶体引入舱段减振设计中并进行相应的数值响应验证,结果表明:将所设计的声子晶体薄板插入舱段的内底板,在带隙作用范围内可有效阻抑振动传递,并降低舱段外壳的振动响应。 关键词:声学;声子晶体;带隙特性;离心泵;减振降噪 中图分类号:TB532 文献标志码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.002 Analysis and Application of Band Gap Characteristics of Two-dimensional Sonic Crystals JIANG Chaojun 1,2,XIANG Yang 1,2,ZHANG Bo 1,2, GUO Ning 1,2,HE Peng 1,2 (1.School of Energy and Power Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China; 2.Key Laboratory of Marine Power Engineering and Technology,Ministry of Communications, Wuhan 430063,China ) Abstract :Sonic crystal has great prospects in vibration damping,while the analysis of band gap characteristics is the primary prerequisite.Therefore,the effects of structure and material parameters of the sonic crystal on band gap were studied with FE method in this paper.According to the results of the analysis of band gap characteristics and the vibration performance data of a ship centrifugal pump foundation from the test,the sonic crystal plate with silicone rubber as the matrix and lead as scatter was designed.The vibration damping of a cabin with sonic crystal was designed and studied through harmonic response calculation.The results show that a good inhibition of vibration can be gained when sonic crystal plate is used as elastic interlayers inside the bottom board and the vibration response of the cabin shell is reduced. Keywords :acoustics;sonic crystal;band gap characteristics;centrifugal pump;vibration and noise reduction 声子晶体是指两种或两种以上弹性材料构成的周期结构功能材料,传入其中的弹性波由于和周期结构相互作用,在一定频率范围内将无法透过并继续传播,此特定频段即弹性波带隙[1]。目前针对声子晶体带隙的计算已有传递矩阵法、平面波展开法、有限元法[2]等较为成熟的方法。而在带隙特性方面,温 收稿日期:2017-12-18 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51279148)作者简介:姜超君(1993-),男,浙江省衢州市人,硕士研究 生,主要研究方向为振动与噪声控制。 通信作者:向阳,女,教授,博士生导师。 E-mail:yxiang@https://www.sodocs.net/doc/689773391.html, 激鸿等[3]通过分析得出,二维二组元声子晶体的带隙特性主要与散射体、基体的密度和弹性模量及散射体的填充率有关。但相关参数对带隙的影响机理十分复杂,以各项参数作为单一变量难以全面分析带隙特性。故在单一参数分析的基础上,赵浩江等[4]研究发现散射体和基体的弹性模量比与密度比对声子晶体薄板的带隙有极大影响。张昭等[5]的研究则表明,当散射体与基体弹性模量比处于不同数量级时,材料弹性模量对带隙的影响会有很大差别。本文不仅研究散射体周长、旋转角等单一参数对带隙的影响,而且研究在弹性模量比、密度比与填充率等多参量影响下的带隙特性,为接下来进行带隙减振设计提供更为全面的理论依据。 万方数据

一维准周期结构声子晶体透射性质的研究

一维准周期结构声子晶体透射性质的研究 3 曹永军 董纯红 周培勤 (内蒙古师范大学物理与电子信息学院,呼和浩特 010022)(2006年4月6日收到;2006年6月20日收到修改稿) 提出了一维准周期结构的声子晶体模型.对弹性波通过该一维准周期结构声子晶体的透射系数进行了数值计算,并与周期结构的透射系数进行了比较.计算结果表明,弹性波通过一维准周期结构声子晶体时,同样会有带隙的出现,且带隙所在频率范围与周期结构的情形完全一样,不同的是在准周期结构声子晶体中,带隙内有很强的局域共振模.对此局域模性质的研究有助于声波或弹性波滤波器的制作. 关键词:准周期结构,声子晶体,局域化 PACC : 4320, 8160H ,4335,0260 3内蒙古自治区自然科学基金(批准号:200607010107)资助的课题. 11引言 经典波在复合结构材料中传播特性的研究越来 越引起人们的兴趣,光子晶体的研究就是其中的一例[1,2].弹性材料平行而周期地排列形成所谓的声子晶体,当弹性波在这种人工复合材料中传播时,某些 频率范围内的弹性波会被抑制,形成声子带隙[3—12] .类似于晶体材料中引入杂质时会有杂质能级的形成一样,在声子晶体中引入缺陷体后禁带中也会形成 缺陷模[13—18] ,与缺陷模频率共振的弹性波可以通过整个声子晶体,并且具有很高的品质因子.由于声子晶体有望被用于声滤波器以及声波导的制作和应用,因而这些性质的研究具有重要的意义.考虑到无 序可引入局域化的现象[19] ,准周期系统又是介于周 期与完全无序系统之间的一种典型结构[20] ,它的电 子性质以及光学性质已被广泛研究[21—24] .本文首先构造了一维准周期结构的声子晶体模型,接着研究了弹性波在其中的传播与局域化等性质,以期拓展声子晶体的应用价值,取得新的进展. 21模型与计算方法 Fibonacci 序列是典型的一维准周期系统[25] ,通 过替代规则A →AB ,B →A ,生成一个Fibonacci 序列ABAABABA ….现有两种各向同性的弹性材料薄层A 和薄层B ,弹性波在其中传播的横波和纵波速度分 别为c A t ,c A l 和c B t ,c B l ,密度分别为ρA ,ρB ,厚度为 d A ,d B .当它们按Fibonacci 序列交替排列时,就形成 了所谓的一维准周期结构的声子晶体,如图1所示.为使计算结果更具有普遍性,我们考虑固体Π固体系统的情形,并且沿系统有限厚度的方向把其划分为多层薄片,系统沿y 方向是有限厚度,沿x 和z 方向为无限大,其界面如图1中的虚线所示. 弹性波在各介质层中的传播行为可表示为 ρ92 U i 9t 2=T ij ,j ,T ij =c ijkl U k ,l . (1) 这里采用了爱因斯坦规则(重复下标表示求和,逗号后的下标表示对该下标变量求导),i ,j ,k ,l =1,2,3,ρ和c ijkl 分别为材料的密度和弹性系数,U i 和T ij 表示位移分量和应力张量分量.若弹性波只在xy 平面内入射,可只考虑平面内的xy 模,此时(1)式写为如下形式: -ρ ω2U 1=(c 11U 1,1+c 12U 2,2),1+T 21,2,-ρ ω2U 2=(c 44U 1,2+c 44U 2,1),1 +T 21,2, T 21=c 44U 1,2+c 44U 2,1,T 22=c 12U 1,1+c 11U 2,2. (2) 对各向同性材料有 c 11=c 12+2c 14,c 12=λ,c 44=μ. 第55卷第12期2006年12月100023290Π2006Π55(12)Π6470206 物 理 学 报 ACT A PHY SIC A SI NIC A V ol.55,N o.12,December ,2006 ν2006Chin.Phys.S oc.

一维三组元杆状结构声子晶体带隙研究

2013年3月重庆师范大学学报(自然科学版)M a r.2013第30卷第2期J o u r n a l o fC h o n g q i n g N o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e)V o l.30N o.2 D O I:10.11721/c q n u j20130223 一维三组元杆状结构声子晶体带隙研究* 邱学云1,胡家光1,2 (1.文山学院数理系,云南文山663000;2.云南大学物理系,昆明650091) 摘要:采用集中质量法对一维三组元杆状结构声子晶体带隙特征进行计算,将其与一维二组元杆状结构声子晶体进行比较三研究表明,一维三组元结构声子晶体能有效拓宽带隙频率范围且能降低起止频率三在一维二组元(铝/塑料)声子晶体组份材料铝和塑料之间插入丁腈橡胶前后,保证2个模型的晶格常数a=0.3m二自由度总数300相同三当组份比t为1时,三组元(铝/丁腈橡胶/塑料)声子晶体可以降低第1带隙的起始频率463.7H z二截止频率2108.1H z三当三组元声子晶体晶格常数a由0.03m增大到0.42m时,该声子晶体第1带隙起始频率由18943H z下降到1353.1H z,截止频率由37799H z下降到2699.9H z三如果取三组元声子晶体的晶格常数为0.3m,固定其中铝的长度为0.15m,将丁腈橡胶和塑料的长度之和固定为0.15m,调节丁腈橡胶的长度由0m增大到0.15m时,该声子晶体第1带隙起始频率由2 359.8H z下降到1664.7H z,截止频率由5888.0H z下降到4065.3H z三同时该声子晶体第1带隙宽度变化在低频率区存在一个峰值3043.6H z三这些变化规律对拓展一维杆状声子晶体的带隙特征具有积极意义三 关键词:一维声子晶体;能带结构;带隙;集中质量法 中图分类号:O321;T H113文献标志码:A 文章编号:1672-6693(2013)02-0102-06 近年来,能带理论突破以固有材料为研究对象的 限制,进入了通过能带设计周期性复合结构模拟实际 晶格情形以获得新型功能材料和器件的新阶段三在这 些材料中存在能够禁止某种经典波传播的频率范围, 这些频率范围称为带隙三具有经典波带隙的周期性复 合材料或结构统称波晶体三通常把存在电磁波带隙, 介电常数周期分布的材料或结构称光子晶体[1-2],把存在弹性波带隙,弹性常数及密度周期分布的材料或结 构称声子晶体[3-4]三已有部分文献对这两种周期性新型复合材料和器件进行过研究[5-10]三因为一维声子晶体构造简单,所以在实际应用中的可能性最大三对一维声子晶体的研究已经在理论计算二模拟仿真和实验研究3个方面取得阶段性成果[11-19]三一维声子晶体通常有3种基本结构,分别是一维层状(或板状)结构二一维杆状(或柱状)结构和一维管状(或环状)结构三已有研究者对一维二组元杆状(或柱状)声子晶体的带隙结构进行过研究,但是将一维三组元杆状(或柱状)声子晶体与一维二组元杆状(或柱状)声子晶体的带隙结构进行对比研究的较少三因此,笔者采用集中质量法对一维三组元杆状结构声子晶体带隙特征进行计算,将其与一维二组元杆状结构声子晶体进行比较,寻找2种结构之间的变化规律三 1研究模型与计算方法 1.1一维三组元杆状结构声子晶体模型 理想的一维声子晶体结构由无穷多个无限大平板组成,仅在一个方向上具有周期性,在另外2个非周期方向上无限大,这种模型在实际中是不存在的三但在实际工程中的有限杆状结构确具有很好的一维特性和纵向振动特性三针对一维杆状结构声子晶体,通常将周期方向取为x方向三假设弹性波仅沿着周期方向传播,于是介质中的弹性波仅与x方向有关,与y方向和z方向无关,这时可以采用质量法计算弹性波的传输特性三图1是一维三组元杆状结构声子晶体模型三该模型由A二B二C3种材料沿着x方向交替排列构成细长有限杆状复合结构,设3种弹性材料均匀二各向同性二截面相同,3种材料的材料参数和结构参数严格沿x方向周期性变化,它们的长度分别为a A二a B二a C,且a A+a B+a C=a,认为a是该声子晶体的1个晶格常数,对应1个周期结构三 *收稿日期:2012-10-16修回日期:2012-11-13网络出版时间:2013-03-1613:37 资助项目:国家自然科学基金项目(N o.10664006);云南省教育厅科研基金项目(N o.2010Y093) 作者简介:邱学云,男,讲师,硕士,研究方向为声子晶体研究,E-m a i l:s h e l l y-80@163.c o m 网络出版地址:h t t p://w w w.c n k i.n e t/k c m s/d e t a i l/50.1165.N.20130316.1337.201302.102_023.h t m l

声子晶体在机械振动和噪声中的应用浅析剖析

本科生设计(论文) 论文题目:声子晶体在机械振动和噪声中的应用浅析姓名: 学院:海洋港口学院 专业:12机械制造及其自动化(港口)(师范)学号: 指导教师:丁红星

声子晶体在机械振动和噪声中的应用浅析 一、绪论 1.1课题背景 现代社会对噪声防治和处理的各种要求,促进了当代噪声控制工程技术的迅猛发展。工程中对噪声进行处理最常用而有效的技术措施就是安装适当的隔声材料。因此,对隔声材料进行开发研究具有十分重要的意义。 声子晶体是一种新型隔声材料,存在弹性波禁带,落在禁带范围内的弹性波在声子晶体中传播时会强烈的衰减,其衰减程度远远大于质量密度定理的预测值。因此声子晶体在噪声与振动的控制方面有着巨大的潜力。本文以声子晶体在中低频隔声的实际应用为切入点,针对布拉格散(Bragg)射型声子晶体和局域共振声子晶体,系统地研究其禁带的产生以及影响禁带特性的各种因素,通过有限元仿真与实验验证完成声子晶体在隔声功能上的应用尝试。 声子晶体复合材料的自身特性决定了其带隙影响因素的多样性,因此有必要对其带隙的影响因素进行全面的研究分析,通过对各个参数对带隙的影响情况的分析来判断声子晶体在中低频范围内隔声应用的可行性,为下一步的仿真计算和实验验证中声子晶体各参数的选择提供理论依据。 传统的隔声材料种类繁多,从定义上讲所有的对声波有阻隔作用的材料都可以称为隔声材料,实际的隔声工程实施中经常采用的隔声材料有各种金属板、石膏板、木板以及复合板材。由于它们大多都属于均匀介质结构,其隔声量都遵循质量密度定理,即材料的隔声性能与面密度有关,面密度增加一倍隔声量将会增大 6 分贝。因此要获得较好的隔声效果就必须要增加隔声材料的密度。然而在实际的应用当中,增加隔声材料密度会带来施工成本以及施工难度的急剧增大,这也限制了传统隔声材料的应用范围。因此工程应用当中对新型轻质隔声材料的需求非常迫切。 声子晶体材料是近几十年研究状况非常热门的一种新型功能性隔声材料,其本质是

声子晶体在机械振动和噪声

设计题目:声子晶体 姓名: 学院:海洋港口学院 专业:机械设计及其自动化班级、学号: 指导教师:丁老师

1:机械振动与噪声及其控制与利用 机械或结构在平衡位置附近的往复运动称为机械运动。 机械振动的分类方法:1.按振动系统的自由度数分类(单自由度系统振动,多自由度系统振动,连续系统振动);2.按振动系统所受的激励类型分类(自由振动,受迫振动,自激振动);3.按系统的响应分类(简谐振动,周期震动,瞬态震动,随机振动);4.按描述系统的微分方程分类(线性振动,非线性振动) 解决机械振动问题可采用理论分析和试验研究两种方法 简谐振动可由下面三个参数唯一确定(三要素):振幅、周期(角速度或频率)和初相位 声波是由生源振动引起的,这是声波与振动的联系;声波与振动也有区别,振动量只是时间的函数,而声波的波动量则不仅是时间的函数,同时还是空间的函数,声波波动量存在的空间称为声场。 机械噪声可以从噪声源与噪声传递的媒质去分类。 从声源形成的机理出发,机械噪声主要分为两大类:一类是机械结构振动性噪声,另一类是流体动力性噪声 按声波传递的媒质分类,噪声可以分为空气噪声和结构噪声 从噪声的定义知道,可从声源、路径和受者三个环节控制机械噪声 对机械噪声的控制,最根本的办法是对噪声源本身的控制 不需要使用额外的能源的噪声控制办法,如戴耳塞、耳罩或头盔以及建造隔声控制室,以上称为噪声被动控制;可利用声的波动性,根据声波干涉原理,由电子线路产生一个与噪声相位相反的声波,通过声波的干扰抵消噪声,达到降低噪声的目的,这是噪声的主动控制办法 振动系统离散化的力学模型由质量元件、弹性元件和阻尼元件组成,它们是理想化的元件。 完全确定系统在任何瞬时位置所需的独立坐标数称为自由度 单自由度系统振动微分方程的建立有两种方法:一种是力学,利用牛顿第二定律和质系动量矩定理;另一种是能量法,利用能量守恒定律 在矩阵形式表示的方程组中,如果质量矩阵和刚度矩阵不全是对角矩阵,这时称振动微分方程组中的坐标有耦合。若矩阵是非对角矩阵,称为动力耦合或惯性耦合,而刚度矩阵是非对角矩阵,称为静力耦合或弹性耦合。 所谓解耦是指通过坐标变换使系统振动微分方程组的质量矩阵和刚度矩阵都转变为对角矩阵。使振动微分方程组解耦的坐标称为主坐标。 有阻尼单自由度系统受迫振动稳态响应的特性如下:1.简谐振动,系统在简谐激励下的响应是简谐的2.受迫振动频率与激励的频率w相同3.受迫振动的振幅与初始条件无关4.增加阻尼可以有效的抑制共振时的振幅,但阻尼尽在共振区附近作用明显,在共振区以外,其作用很小5.相位特性和振幅一样,相位ψ也仅为? 和ξ的函数 所谓隔振,就是在振源和设备或其他物体之间用弹性或阻尼装置连接,使振源产生的大部分能量由隔振装置吸收,以减小振源对设备的干扰 隔振可分为两类:一类为主动隔振(积极隔振);另一类为被动隔振(消极隔振)

常见典型晶体晶胞结构.doc

典型晶体晶胞结构1.原子晶体 (金刚石 ) 2.分子晶体

3.离子晶体 + Na - Cl

4.金属晶体 堆积模型简单立方钾型镁型铜型典型代表Po Na K Fe Mg Zn Ti Cu Ag Au 配位数 6 8 12 12 晶胞 5.混合型晶体——石墨 1.元素是Cu 的一种氯化物晶体的晶胞结构如图 13 所示,该氯化物的化学 式,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物H n WCl 3,反应的化 学方程式为。 2.( 2011 山东高考)CaO 与NaCl 的晶胞同为面心立方结构,已知CaO 晶体密度为ag·cm-3,N A表示阿伏加德罗常数,则CaO 晶胞体积为cm3。 2.( 2011 新课标全国)六方氮化硼BN 在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚 石相当,晶苞边长为361.5pm ,立方氮化硼晶胞中含有______各氮原子、 ________各硼原子,立方氮化硼的密度是_______g ·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为N A)。

解析:描述晶体结构的基本单元叫做晶胞,金刚石晶胞是立方体,其中8 个顶点有8 个碳原子, 6 个面各有 6 个碳 原子,立方体内部还有 4 个碳原子,如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数= 8×1/8+6 ×1/2+4=8 ,因此立方氮化硼晶胞中应该含有 4 个 N 和 4 个 B 原子。由于立方氮化硼的一个晶胞中含有 4 个 4 25g 是,立方体的体积是(361.5cm)3,因此立方氮化硼的密度是 N 和 4 个 B 原子,其质量是 1023 6.02 g·cm-3。 3.( 4)元素金( Au )处于周期表中的第六周期,与Cu 同族, Au 原子最外层电子排布式为______;一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu 原子处于面心, Au 原子处于顶点位置,则该合金中Cu 原子与 Au 原子数量之比为 _______;该晶体中,原子之间的作用力是________; ( 5)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由Cu 原子与 Au 原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似,该晶体储氢后的化学式应为_____。 4.( 2010 山东卷)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是:Pb4+处于立方晶胞顶点,Ba2+处于晶胞中心, O2-处于晶胞棱边中心,该化合物化学式为,每个 Ba2+与个 O2-配位。 5.(4) CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如右图所示),但 CaC2晶体中含有的中哑 铃形 C 22 的存在,使晶胞沿一个方向拉长。CaC 2晶体中1个 Ca 2 周围距离最近的 C 22 数目 为。 6.( 09 江苏卷 21 A )③在 1 个 Cu2O 晶胞中(结构如图所示),所包含的Cu 原子数目 为。

基于声子晶体杂化结构的定向声辐射研究

基于声子晶体杂化结构的定向声辐射研究 文章利用COMSOL Multiphysics有限元物理仿真软件对基于声子晶体杂化结构的定向声辐射进行了仿真研究,得到了较好的声定向辐射效果。 标签:有限元仿真;声子晶体杂化结构;定向声辐射 1 概述 利用声子晶体结构来实现定向声辐射近年来备受学术界关注[1-3]。目前已有的研究大多利用的是单一声子晶体结构。在未来的集成声学应用中,由不同声子晶体组成的杂化结构及其联合作用将发挥至关重要的作用,于是有必要对声子晶体杂化结构进行深入研究[4]。文章利用两种声子晶体组成的杂化结构来实现定向声辐射,我们利用COMSOL Multiphysics有限元软件进行了计算机仿真模拟,得到了较好的声定向辐射效果。这些研究结果对于声子晶体集成器件的设计具有一定指导意义,同时有利于加深学生对复杂声学结构中声波传播规律的理解。 2 模型色散分析 我们考虑两个二维声子晶体。第一个声子晶体(SC1)由橡胶包裹的钢柱在水中正方排列形成,内外圆柱半径分别为0.35a1和0.33a1,第二个声子晶体(SC2)由钢柱在水中正方排列形成,圆柱的半径为0.24a2,其中a1和a2分别为SC1和SC2的晶格常数且满足(a1/a2)=(0.1904/0.5182)。在计算中用到的材料参数如下:钢的密度7.67×103kg/m3、纵波波速6.01×103m/s、横波波速3.23×103m/s;橡胶的密度 1.3×103kg/m3、纵波波速200m/s、横波波速40m/s;水的密度1.0×103kg/m3、纵波波速1.49×103m/s。我们首先研究了SC1和SC2的色散性质。图1给出了利用COMSOL Multiphysics计算得到的两种声子晶体在同一频率0.1904(c/a1)或0.5182(c/a2)附近的等频色散线(EFC)。我们首先分析图1(a):从图中可以看出,在频率0.1904(c/a1)附近SC1的EFC呈现出沿?祝M方向的平坦形状,并且其平坦部分的长度比此频率下基体(水)EFC(由图中以左下方?祝点为圆心的虚线圆标记)的直径大。这说明在频率0.1904(c/a1)附近,水中点源的所有传播模式将在SC1与水的?祝M界面处被转化为晶体SC1中的布洛赫模式并沿?祝M以自准直形式传播;下面我们分析图1(b):从图中可以看出,在频率0.5182(c/a2)附近SC2的EFC同样呈现出沿?祝M方向的平坦形状,但其平坦部分的长度比此频率下基体EFC(由图中以左下方?祝点为圆心的虚线圆标记)的直径小很多。这说明在频率0.5182(c/a2)附近,对于放于水中的点源,只有靠近垂直入射的那部分传播模式才能在SC2与水的?祝M界面处被折射为晶体SC2中的布洛赫模式并沿?祝M以自准直形式传播。这同SC1的全角度模式转化有着很大区别。 (a)频率0.1904(c/a1)附近SC1的EFC (b)频率0.5182(c/a2)附近SC2的EFC

【CN109871045A】一种纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910182759.9 (22)申请日 2019.03.12 (71)申请人 苏州科技大学 地址 215000 江苏省苏州市高新区科锐路1 号苏州科技大学 (72)发明人 钱登辉  (74)专利代理机构 苏州铭浩知识产权代理事务 所(普通合伙) 32246 代理人 朱斌兵 (51)Int.Cl. G05D 19/02(2006.01) (54)发明名称 一种纳米声子晶体梁结构的超高频振动主 动控制装置 (57)摘要 本发明涉及一种纳米声子晶体梁结构的超 高频振动主动控制装置,包括:声子晶体梁结构; 所述声子晶体梁结构为纳米量级的,在所述声子 晶体梁结构上设有振动控制区域;电源,与声子 晶体梁结构相连;加速度传感器,与声子晶体梁 结构相连;多物理场控制系统,用于将加速度传 感器传送过来的振动信号进行处理后,将合适的 电压、温差以及外加载荷信号输出到声子晶体梁 结构中,本发明通过将尺寸压缩到纳米量级,在 基于力-电-热耦合物理场对带隙的调节规律,通 过结合加速度传感器和多物理场控制系统,实现 了对纳米声子晶体梁结构的超高频段振动的主 动控制,对促进纳米机电系统的发展起到积极作 用,为工程上纳米机电系统的智能化应用提供了 新的思路。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 109871045 A 2019.06.11 C N 109871045 A

权 利 要 求 书1/1页CN 109871045 A 1.一种纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于,包括: 声子晶体梁结构;所述声子晶体梁结构为纳米量级的,在所述声子晶体梁结构上设有振动控制区域; 电源,与声子晶体梁结构相连,用于供给声子晶体梁结构能源; 加速度传感器,与声子晶体梁结构相连,用于拾取到振动控制区域处的振动信号并发送给多物理场控制系统; 与加速度传感器相连的多物理场控制系统,用于将加速度传感器传送过来的振动信号进行处理后,将合适的电压、温差以及外加载荷信号输出到声子晶体梁结构中,实现对超高频振动的主动控制。 2.根据权利要求1所述的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于:所述声子晶体梁结构由纯弹性材料和压电材料周期交替排布而组成。 3.根据权利要求2所述的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于:所述纯弹性材料为树脂类聚合物材料。 4.根据权利要求2所述的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于:所述压电材料为压电类聚合物材料。 5.根据权利要求2所述的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于:所述压电材料和纯弹性材料之间的连接方式为硬性连接。 6.根据权利要求1所述的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于:所述声子晶体梁结构的截面包括但不限于矩形/圆形。 7.根据权利要求2所述的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于:所述电源通过引线与声子晶体梁结构中的压电材料相连。 8.根据权利要求7所述的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于:所述多物理场控制系统包括通过引线依次连接的电荷放大器、处理器、信号发生器以及功率放大器。 9.根据权利要求8所述的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于:所述声子晶体梁结构上与振动控制区域相反一侧设有外加载荷施加处。 10.根据权利要求9所述的纳米声子晶体梁结构的超高频振动主动控制装置,其特征在于:所述功率放大器与外加载荷施加处、压电材料以及声子晶体梁结构之间分别设有外加载荷施加元件、外加电压施加元件以及温差施加元件。 2

最新公称管子尺寸和公称直径对照表

英寸是长度单位。 1 英寸= 2.539999918 厘米(公分)。英寸或[吋]是使用于联合王国(UK,即英国(英联邦)的长度单位。美国等国家也使用它。在台湾与香港,“英寸”通常写作“吋”。英寸的常用简写为[in]或["]“吋”是近代新造的字,念作“英寸”,属汉字中一字念两音的字,其他如“浬”念作“海里”等,借用中国传统的长度单位“寸”,并加口旁以示区别。 一、尺寸: 二、D N15(4分管)、DN20(6分管)、DN25(1寸管)、DN32(1寸2管)、DN40(1 寸半管)、DN50(2寸管)、DN65(2寸半管)、DN80(3寸管)、DN100(4寸管)、DN125(5寸管)、DN150(6寸管)、DN200(8寸管)、DN250(10寸管)等。 三、把1英寸分成8等分: 1/8 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8 英寸。 相当于通常说的1分管到7分管,更小的尺寸用1/16、1/32、1/64来表示,单位还是英寸。如果分母和分子能够约分(如分子是2、4、8、16、32)就应该约分。 英寸的表示是在右上角打上两撇,如1/2" 如DN25(25mm,下同)的水管就是英制1"的水管,也是以前的8分水管。 DN15的水管就是英制1/2"的水管,也是以前的4分水管。 如DN20的水管就是英制3/4"的水管,也是以前的6分水管

PCR实验室人员配置及管理守则 时间:2009-1-7 15:06:07,点击:975

1.目的:保证实验室有足够数量的合格的具备开展该类实验能力的实验人员。 2.适用范围:适用于实验室人员配置、管理、培训及考核。 3.负责人: 4.细则: 4.1 人员要求 4.1.1 本实验室工作人员应为医学检验专业或相关专业毕业,具有中级以上技术职称或专科以上学历。 4.1.2 实验室工作人员应参加卫生部或省临检中心举办的PCR技术培训,并取得合格证。 4.1.3 对于新进入本室的人员,如尚未取得PCR技术培训合格证,应在实验室有培训合格证的上级技术人员的指导下进行实验工作,实验报告由有资格人员出具,并应在最短的时间内取得上岗培训合格证。 4.2 人员配置 4.2.1 实验室应根据工作需要配备足够的工作人员,目前实验室有主管技师2人、技师1人,3人都已获得培训合格证,视工作量的增加和业务发展需要,会适当增加工作人员。 4.2.2 各级技术人员履行相应的工作职责。 4.3 人员培训及考核 4.3.1 实验室负责人或负责人指定人员参加每年卫生部PCR室间质评总结会。 4.3.2 实验室工作人员每1~2年至少参加1次PCR技术的省级或国家级继续教育项目,参加相关学术交流会议。 4.3.3 安排未取得上岗培训合格证的工作人员在合适的时间内参加技术培训。 4.3.4 科室不定期组织实验室内部实验人员学习、更新核酸扩增方面的相关知识,提升自身的理论学习水平。特别是在标本接收区采血、接收标本的人员,需定期对其进行有关核酸扩增技术,标本采集、保存、运输等知识的培训。一些科室的送检标本由该科室的人员送到标本接收区,对这些临床医护人员也要定期进

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