基于椭圆散射体的二维三角晶格声子晶体带隙 - Journal of Electronic .PDF

第 38卷 第 8期 北 京 工 业 大 学 学 报 VoI．38 NO．8 2012年 8月 JOURNALOFBEIJING UNIVERSITY OFTECHNOLOGY Aug．2012 基于椭 圆散射体的二维三角晶格声子晶体带隙 魏瑞菊 ，吴 斌 ，张晓平 ，赵寰宇 ，何存富 (1．北京工业大学 机械工程及应用电子技术学院，北京 100124；2．山东建筑大学 理学院，济南 250101) 摘 要 ：采用降低对称性改变带隙宽度及位置的思想 ，以椭 圆柱体代替圆柱体构成二维三角晶格钢 ／空气声子晶 体，利用平面波展开法计算其能带结构．结果表明，由于采用椭圆柱体降低了散射体的对称性，从而打开一条新的 低频带隙，并且在一定的填充率范围内获得更宽的带隙．此外，散射体截面越接近于圆越容易打开高频带隙；反之 ， 散射体的椭圆截面越扁 ，越利于打开低频带隙．该研究为声子晶体在低频减振和噪音控制 的工程应用方面提供了 一 种思路． 关键词 ：声子 晶体 ；带隙；平面波展开法 中图分类号：O734 文献标志码 ：A 文章编号：0254—0037(2012)08—1125—05 AcousticBandGapsonTwo-dimensionalTriangularLattice PhononicCrystalW ithEllipticalCylinders WEIRui—ju一，wUBin ，ZHANGXiao—ping，ZHAOHuan—yu ，HECun．fu (1．CollegeofMechanicalEngineeringandAppliedElectronicsTechnology，BeijingUniversityofTechnology， Beijing100124，China；2．SchoolofScience，ShandongJianzhuUniversity，Jinan250101，China) Abstract：Usingthesymmetryreductionmethod，ellipticalsteelcylindersareperiodicallyarrayedinair， whichformsthetwo—dimensionaltriangularlatticephononiccrysta1．Thebandstructuresarecomputedby theplanewaveexpansion (PWE)method．Numericalresuhsshowthatthedegeneracyathighsymmetry pointofBrillouinzonecanbeliftedbyusingellipticalscatters，which lowerstherfequencyforopening bandgaps．Besides，thelowersymmetry is，theeasieritisto openwidelow frequencyband gaps．In contrast，thehigheritis，theeasieritistoopenwidehighrfequencyband gaps．Theseresultscanbe used in industrialdesigntoisolatelow rfequencynoise． Keywords：phononiccrystal；bandgap；planewaveexpansionmethod 近十几年来 ，声子 晶体 的研究引起 了各 国学者 其可设计性 ，可实现对声波的人为调控 ，因而在声滤 的广泛关注．声子 晶体是光子晶体的声学模拟，即 波器、表面波器件、声波导、声学透镜 、声隐身、地震 将 1种或几种弹性材料周期地排列在另一种弹性材 学及减振降噪等方面有着潜在的应用前景 ． 料中形成 的一种人工复合材料 。．由于结构 的周