材料参数对三维声子晶体带隙的影响

摘要

声子晶体是一种具有周期性结构并呈现弹性波带隙的声学功能材料.由于其带隙特性使声子晶体在声学器件和减震降噪方面有着广泛的应用前景.本文从弹性波方程的差分格式出发,得到直接影响三维固/固声子晶体带隙的材料参数.这些材料参数包括散射体和基体的横波波速比、波阻抗比和泊松比.讨论了简立方晶格体系不同填充率下这些材料参数对带隙的影响.频散关系通过时域有限差分结合基于快速傅里叶变换的后处理方法计算得到.计算结果表明带隙出现在较大的波阻抗比和较小的波速差异、较小的波速比和较小的波阻抗差异这两类材料区域内.同泊松比相比,波速比和波阻抗比对带隙的调控有较强的影响.填充率的变化会对带隙宽度产生影响,但不会使其他材料区域内出现新的带隙.分析结果对声子晶体的设计具有参考意义.