局域共振型声子晶体板缺陷态带隙及其俘能特性研究

摘要

设计了一种由圆柱形散射体嵌入环氧树脂基体而组成的周期阵列局域共振型声子晶体板结构,分析了其平直带区域以及缺陷态的能量集中特性,并研究了其振动能量采集特性.首先基于超元胞法结合有限元方法分析了5×5完美声子晶体结构和缺陷态声子晶体结构的能带曲线和能量传输特性;考虑点缺陷局域共振声子晶体结构的能量集中特性,利用压电材料代替超元胞中某点的散射体材料引入点缺陷,分析其振动能量采集特性,结果表明单个5×5点缺陷超胞结构共振频带较窄;为提升俘能效率,提出两种由3个具有不同缺陷态数量和构型的5×5超元胞结构并联而成的5×15声子晶体板结构,机电耦合特性分析结果表明:所提出的局域共振型声子晶体板结构克服了单个点缺陷超胞结构缺陷模过少、共振频带过窄的局限性,拓宽了俘能器的工作频带,提高了输出电压;此外,引入不同的缺陷态数量和构型,可以进一步拓宽俘能带宽,实现更好的俘能效果.