声子晶体布拉格(Bragg)散射型声子晶体

发布网友 发布时间：2024-09-27 18:33

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热心网友 时间：2024-11-07 12:36

对于声子晶体的布拉格散射机理，已有大量文献进行研究。当声子晶体的基体为流体时，仅存在纵波，带隙源于相邻原胞间的反射波同相叠加，第一带隙的中心频率对应的弹性波波长约为晶格常数的两倍。若基体为固体，内部波场存在纵波和横波，且二者可相互转化。研究显示，带隙频率对应的波长与横波波长在同一数量级。影响振动带隙特性的关键因素包括组元材料的密度、弹性模量等以及结构的晶格形式、尺寸大小及填充率。

弹性波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构影响，形成特殊的色散关系（能带结构），带隙频率范围内的弹性波传播被抑制，其他频率范围（通带）的弹性波在色散关系作用下无损耗地传播。当存在周期结构缺陷时，带隙频率范围内的弹性波局域在缺陷处或沿缺陷传播。因此，声子晶体可用于控制弹性波传播，具有在新型声学器件、减振降噪领域广泛应用的前景。

声子晶体由密度和弹性常数不同的材料按周期结构复合形成，分布在格点上相互不连通的材料称为散射体，连通为一体的背景介质称为基体。根据其周期结构的维数，声子晶体可分为一维、二维和三维，典型结构如图所示。理想声子晶体模型认为在非周期方向上具有无限尺寸，适用于波长远小于非周期方向尺寸的情况。然而，实际工程应用中，梁、板等结构通常无法满足这一条件，因此研究有限尺寸的非周期方向周期结构更有实际意义。声子晶体梁板类结构同样具有带隙特性，如图所示。

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