周期结构

摘要： 客货混运铁路在我国分布较广且具有明显周期特征,研究其弹性波传播特性对于轨道结构振动控制具有重要意义。以有砟轨道结构为研究对象,建立三层周期性有砟轨道结构,并提出一种基于能量泛函变分原理和平面波级数展开的混合方法,用以求解轨道结构的带隙特性。与有限元软件COMSOL仿真结果对比验证了混合方法的准确性。此外,还研究了刚度对带隙起止频率的影响规律,并从机理上解释了其成因。所提出的能量-平面波级数混合方法主要从能量的角度进行分析,为周期性轨道结构弹性波传播特性的求解提供了新的思路。

摘要： 为更好探究弹性波在有砟轨道结构中的传播特性,建立基本元胞平面波倒格矢下的多层有砟轨道波动方程,得到无限周期结构模型的频散曲线及各阶带隙,分别为:0~57.4 Hz、72.14 Hz~122.2 Hz、141.9 Hz~243.5 Hz。通过参数分析,得出结构中的局域共振带隙主要受到扣件、轨枕、道床刚度等轨下支撑的影响;Bragg带隙主要受到扣件刚度及元胞长度的影响。同时,建立有限周期数的多层有砟轨道模型求解结构的振动传递系数dB,得到在各阶带隙范围内dB值小于0,即弹性波明显衰减,验证了带隙的存在及计算的正确性。为探寻带隙机理,模拟多层有砟轨道的集中质量模型,推导出各阶带隙的边界频率计算公式及振动模式。最后,提取位于带隙范围内的60 Hz、90 Hz、200 Hz以及位于通带范围内的70 Hz、150 Hz、2 000 Hz下的钢轨及道床位移分布,对于带隙范围内的频率,钢轨及道床位移会沿着弹性波波动方向快速衰减,表现出带隙特性,且衰减速度与振动传递系数大小相符;而对于通带范围内的频率,钢轨及道床位移沿着弹性波的波动方向无明显变化或衰减,即表现出通带特性,这进一步阐释有砟轨道结构中弹性波的传播特性以及带隙对钢轨及环境振动的抑制作用。有关结论可为后续从波动角度研究轨道结构及环境振动提供新的思路及理论支撑。

摘要： 为准确高效求解车辆-轨道耦合系统动力响应,利用轨道结构的周期性特征,基于传递矩阵法(transfer matrix method,TMM)提出了一种便捷的轨道子系统建模和求解方法。该方法根据轨道系统结构特点,分别将有砟轨道和CRTSⅡ型无砟轨道系统的周期性重复部分划分为不同轨道元胞结构,在元胞结合面引入刚度方程假定,基于元胞结构动力方程推导元胞内部及相邻元胞间的传递关系,进而建立整体轨道子系统的状态矢量传递模型,最后结合轨道结构边界条件和轮轨间相互作用力,采用直接积分法求解轨道元胞结构的动力响应。车辆系统采用10自由度的车辆模型,并基于轮轨线性赫兹接触模型,通过轮轨相互作用力与轨道系统实现耦合。以高速动车通过无砟轨道结构为计算背景,对TMM和有限元直接刚度法(direct stiffness method,DSM)的计算结果进行对比分析。研究结果表明,该方法显著地降低了车-轨耦合系统中轨道子系统的自由度数目,具有较高的计算精度和计算效率,且建模便捷,可有效地用于车辆-轨道耦合系统的动力响应分析。

摘要： 为了进一步提高结构的减振能力,新型减振结构的研究已成必然趋势,声学黑洞作为连续幂律变截面结构,能较好地抑制结构中弯曲波的传播。为了扩展声学黑洞减振频带,本文考虑将声子晶体中周期性结构与声学黑洞结合,构造出以声学黑洞为原胞的一维声子晶体梁。基于欧拉梁理论,推导了该声子晶体梁的弯曲波带隙的平面波展开计算方法,分析了该方法的收敛性。利用传递矩阵法验证了带隙计算结果,证明了推导理论的正确性和平面波展开法计算周期黑洞结构带隙的可行性。分析了黑洞材料参数变化对结构带隙特性的影响,结果表明:选择纵波波速较小的材料组成周期黑洞梁能得到低频带隙,调整结构中材料特性的差异能得到宽频带隙。

摘要： 海洋平台长期处于洋流、台风及地震等恶劣环境中,其减振性能影响到设备运行和人员安全。基于周期导管结构的带隙特性,将海洋平台设计成全周期桁架结构。建立周期桁架结构的有限元分析模型,进行海洋平台周期桁架结构的响应计算,对比了传统桁架结构与周期桁架结构的响应特性,研究周期桁架的几何结构参数对海洋平台结构减振性能的影响规律。结果表明:海洋平台周期桁架结构的减振性能比传统桁架结构的减振性能提高了4.5 dB,带隙范围内的振动得到了显著降低。因此,在减振设计领域,周期结构在海洋平台桁架结构中具有很好的应用前景。

摘要： 为研究压电半导体周期结构中的弹性波传播特性,本文采用哈密顿变分原理推导出Love型压电半导体杆的基本方程;再在此基础上,针对由压电介质材料和n型压电半导体材料构成的周期杆,分别构建压电介质杆和压电半导体杆的状态方程;通过界面连续条件给出元胞两侧状态向量(轴向位移、电势、轴向应力和轴向电位移)的传递关系,并利用Bloch理论得到压电-压电半导体周期杆的色散方程。数值研究结果表明:初始电子浓度、元胞内压电半导体相的长度比和杆半径对该周期结构的带隙结构有调控作用;当初始电子浓度、杆长比、杆的半径增加时,第一带隙均会下移。该研究结果为基于压电半导体周期结构的器件设计提供了理论指导。

摘要： 周期结构(声子晶体或超材料结构)拥有良好的振动带隙特性,从而达到减振降噪的目的。在应用过程中,针对不同减振频率需求,需要对其振动带隙特性进行优化以达到应用需求。本文论述了周期结构振动带隙特性优化的研究进展,介绍了通过对单胞构型、结构尺寸及材料参数等进行优化,以改进此类结构的振动带隙特性,达到不同减振需求的设计及研究方法,展望了振动带隙特性优化的研究前景及思路。周期结构振动带隙特性优化能够有效提升结构的减振特性,有较好的应用前景。

摘要： 为了探讨一种由2种组元周期排列构成的基体材料以及周期附加的双质量谐振单元构成的新型声学超材料杆的纵波传播问题,本文采用Bloch定理给出了其纵波色散关系的解析解。研究表明:令谐振单元的固有频率与Bragg禁带的截止频率重合有利于获得宽频禁带;双质量谐振单元的引入增强了声学超材料的可设计性,可用于获得多禁带。本文的研究结果拓宽了声学超材料的设计与应用。

摘要： 针对不稳定热释放与声场耦合而产生的热声振荡现象,严重影响燃烧系统的稳定性和振动噪声水平的问题,本文提出一种有效的热声耦合振荡抑制策略。本文基于能量原理和声压连续条件建立了周期分布局域共振薄膜结构-管腔-火焰耦合模型,研究了薄膜结构对管腔热声耦合系统热、声模态稳定性的抑制作用,并揭示了周期结构声学带隙对系统模态稳定性的影响规律。结果表明:薄膜结构可实现管腔耦合系统的多模态不稳定性抑制,尤其对声模态特征有显著的干涉作用。此外,可以发现热声耦合系统特征根分布受声学带隙影响较大,部分模态急剧向低频偏移,且所研究频段范围内模态稳定性均得到了改善,充分说明了本文所提出周期性局域共振薄膜在热声耦合不稳定性抑制方面的有效性。

摘要： 板式轨道交通引起的环境振动得到不少学者的研究,但这些研究通常将非连续的轨道板简化为连续无限长的欧拉-伯努利梁,且进一步假定轨道/大地结构在纵向(轨道延伸方向)是均匀的,这与实际情况不符。为研究上述简化方式对环境振动预测结果的影响,建立移动简谐荷载作用下板式轨道交通引起的环境振动预测模型,在模型中考虑轨道板的非连续性和钢轨的离散支承,并视轨道/大地系统为无限长周期结构。基于傅里叶变换、周期结构理论和频率-波数域中大地的动柔度方法求解该周期结构对移动简谐力的稳态响应。以典型减振型无砟轨道为例,通过对比环境振动预测模型与简化模型的预测结果,明确将轨道/大地系统在纵向简化为均匀结构对临界速度、大地频谱和钢轨导纳的影响。结果表明:轨道板的自由弯曲模态对轨道/大地系统的响应可以有重要的影响,非连续的轨道板不能简化为连续无限长的梁;均匀的轨道/大地结构的临界速度产生机制仅为相速度与群速度的重叠,而周期轨道/大地结构的临界速度产生机制还可以是两条频散曲线的聚散(veering)。

摘要： 本文以周期变截面声波导中的模式共振理论为基础,通过对波导结构参数的设计,实现了三个径向模式间的共振相互作用.对周期结构声波导中三个径向模式间的共振问题进行了研究,发现三个径向模式共振波导与传统的两模共振(即Bragg共振和非Bragg共振)波导的谱带特性截然不同:当Bragg或非Bragg共振发生时,两模共振往往能够形成一个完整的禁带;而三模共振波导中高阶模的出现破坏了低阶模的禁带,在共振频率处出现了一个带宽很窄的通带.模式分析结果表明这个通带所包含的径向模式成分单一,几乎全部是一阶模.基于三模共振的周期结构波导,改变了以往波导中低阶模无法调控的窘境,有效地抑制了基模的传输,可以为单模发生器、滤波器等波导器件的研制提供重要方案.

摘要： 本文针对含刚度非线性的弱非线性周期结构,建立了基于一阶摄动法的Bloch传播波求解及带隙分析方法.应用该方法对单质量-弹簧、双质量-弹簧、接地质量-弹簧一维非线性周期结构进行建模,分析了刚度非线性对周期结构带隙特性的影响.结果表明,非线性周期结构的带隙频率、衰减区域和波幅、非线性刚度特性相关,接地周期结构表现出带通滤波特性,由于接地刚度的存在,其低频段存在一个带隙.这些特性可用于设计一些振动控制结构.

摘要： 本文对典型室内周期结构的散射指向性进行了数值研究,首先推导了计算周期结构散射声场的边界型无网格数值计算模型,与传统BEM法相比,此模型在所有计算频率上具有唯一解;然后利用数值计算模型对典型周期结构散射声场进行了计算,结果表明周期结构具有散射聚焦及指向性质;以此为基础进一步推导了散射指向性方程,利用此方程可准确地预测周期结构对入射波的散射阶次、散射方向.研究所证明的周期结构散射指向性使其在声屏障设计、空间滤波、噪声控制等领域具有良好的应用潜力.

摘要： 随着军事隐身技术以及民用物联网电磁兼容、抗电磁干扰技术的发展,多频谱吸波材料的重要性日益受到社会关注.近年来,在超材料等电磁周期结构的牵引下,基于周期结构的新型吸波结构材料在微波段和红外波段取得了显著的发展.本文结合国内外发展动态和本实验室开展的主要工作,介绍了周期结构应用于多频谱(微波和红外)吸波的机理、吸波特性及设计方法,重点关注周期吸波结构的材料体系和结构特性.通过对几类主要设计方法和典型吸波结构的对比分析,提出多频谱周期吸波结构未来发展的趋势.

摘要： 近年来,越来越多的研究员开始关注光子晶体和声子晶体等人工周期复合材料和结构的研究,周期结构中的波动问题随之成为研究热点之一.在周期结构中引入多个缺陷时,在禁带中会产生多缺陷态,且多缺陷态之间存在着耦合作用.利用这一特性可以研究并制作谐振腔、窄带选频滤波器、分束器和耦合器等波导器件.在设计的周期变截面波导中,不仅会出现类似的多缺陷态,而且缺陷态之间也具有类似的耦合特性.研究表明,周期变截面波导中缺陷态的耦合作用更加明显,物理内涵也更为丰富,因此,对周期结构中缺陷态耦合特性的研究具有重要的科学意义和应用价值.

摘要： 声波在周期变截面圆柱波导中传播时,受周期结构的影响,在谱带中会产生Bragg禁带和非Bragg禁带.在波导中引入缺陷后,Bragg禁带和非Bragg禁带中都会出现缺陷模.本文设计了一种周期变截面声波导,在其中心位置处加入缺陷后,Bragg禁带中会出现一个缺陷模,而非Bragg禁带中会出现两个缺陷模.从声压分布图上看,最大声压值都分布在波导的缺陷附近,是缺陷模的一个重要的特征.数值模拟和模式分析表明,非Bragg禁带与Bragg禁带中的缺陷模具有不同的模式成分:Bragg缺陷模的主要成分为基模,高阶模成分极少;而非Bragg缺陷模的主要成分是一阶模,随频率增加基模显著减少.

摘要： 周期结构的带隙特性具有重要的工程应用价值.周期结构的重要特点是对弹性波具有带通滤波效应,即特定频率范围内周期结构无行波解,该频率范围称为带隙或阻带频率.带隙频率计算的难点之一是建模.传统带隙计算方法,诸如传递矩阵法、行波展开法等,很难建立复杂工程结构的仿真模型.因此提出一种基于商用有限元软件的阻带频率计算方法暴力有限元法,可应用于任意复杂结构,并且操作简单.通过布朗(Brown)型桁架带隙计算实例,阐明本方法的步骤和优越性.仿真结果表明,结构行波是以最大功率因数形式传递能量,该发现为识别通带频率和阻带频率提供了新途径.

摘要： 全极化微波辐射计是一种在遥感海面风场中应用广泛的新型微波遥感仪器,相位延迟板是全极化微波辐射计定标源系统中的关键部件,用来产生第四Stokes分量T4.本文首先用三维电磁仿真软件HFSS的Floquet端口功能仿真设计了双面开槽矩形周期结构、双面开槽尖劈周期结构两种相位延迟板;然后给出在实验室条件下两种结构相位延迟板的实测结果;最后分析了各个结构参数对相位延迟板性能的影响.

摘要： 地震表面波频率低,振幅大,传播距离远,对结构的危害很大.本文针对土体存在软土覆层的情况,设计一维周期部分埋入式表面波屏障.讨论了不同覆层厚度时,波屏障埋入深度对带隙的影响,并对El Centro地震波进行频域响应分析.结果表明,一维周期部分埋入式表面波屏障对El Centro地震波有较好的隔震效果.

摘要： 地震表面波频率低,振幅大,传播距离远,对结构的危害很大.本文针对土体存在软土覆层的情况,设计一维周期部分埋入式表面波屏障.讨论了不同覆层厚度时,波屏障埋入深度对带隙的影响,并对El Centro地震波进行频域响应分析.结果表明,一维周期部分埋入式表面波屏障对El Centro地震波有较好的隔震效果.

摘要： 本发明公开了一种采用周期干扰差分补偿的双模结构半周期重复控制器。根据奇次谐波半周期的负对称性和偶次谐波半周期的正对称性，分别构造相应的等效干扰；将等效干扰和干扰补偿项嵌入到吸引律；依据吸引律，构造e/v信号转换模块，其输出信号用于齐次谐波和偶次谐波半周期重复控制器的修正量，并以并联方式组合成双模结构半周期重复控制器。具体的控制器参数整定可依据表征系统收敛过程的单调减区域、绝对吸引层、稳态误差带以及跟踪误差首次进入稳态误差带所需最多步数的具体表达式。本发明提供的时域设计、兼有良好的控制精度及完全抑制齐次谐波和偶次谐波干扰信号、有效抑制分数次谐波和非周期干扰信号的基于吸引律的双模结构半周期重复控制器。

摘要： 本发明公开了一种周期可调的周期层状结构TiO

摘要： 周期微观桁架嵌片以及周期微观桁架结构体的制造方法，它涉及一种桁架嵌片以及桁架结构的制造方法。本发明目的是为了解决现有技术制造的微观桁架存在步骤繁琐，制造效率低且制造成本高的问题。本发明包括嵌片本体，嵌片本体从其一个长边至嵌片本体长度方向的中心轴线处有多个嵌锁豁口；本发明还包括周期微观桁架结构体的制造方法的四个步骤，分别为孔加工、嵌锁豁口加工、多个周期微观桁架嵌片的嵌锁组装和加固工作。通过本发明制造的周期微观桁架结构体具有轻质、吸能、隔振效果好的优点。本发明用于制造周期微观桁架结构体。

摘要： 本发明提供了一种周期性结构的周期提取方法及晶圆缺陷检测方法，所述周期性结构的周期提取方法，包括：对待检测图像进行傅里叶变换，以获得所述待检测图像的频谱；对目标区域内的所述频谱进行寻峰，以获取所述周期对应的空间频率预估值；对所述待检测图像进行上采样的傅里叶变换，以获取所述周期对应的空间频率预估值附近的局域上采样频谱；对所述局域上采样频谱进行寻峰，以得到所述周期性结构的周期的精确值。在本发明所提供的周期性结构的周期提取方法中进行了两次寻峰，第一次寻峰是为了缩小筛选范围，避免得到错误的空间频率预估值；第二次寻峰是针对所述空间频率预估值附近的局域上采样频谱，以求得所述周期性结构的周期的精确值。

摘要： 本发明涉及一种周期可调的双周期纳米光栅图形制备的光刻结构。所述的光刻结构包括周期性金属光栅掩模、双曲超材料层、光刻胶层、金属薄层和衬底层，所述的双曲超材料层由周期性的金属‑介质多层膜组成。双曲超材料中金属厚度的占空比影响光线在超材料中的传播方向，通过调节金属厚度的占空比，可在光刻胶中生成双周期纳米图形，实现周期可调的双周期纳米光栅图形的制备。本发明提出的超分辨光刻结构，可获得周期可调的双周期纳米光栅图形，生成的图形具有高均匀性和高对比度。

摘要： 本发明公开了一种采用周期干扰差分补偿的双模结构半周期重复控制器。根据奇次谐波半周期的负对称性和偶次谐波半周期的正对称性，分别构造相应的等效干扰；将等效干扰和干扰补偿项嵌入到吸引律；依据吸引律，构造e/v信号转换模块，其输出信号用于齐次谐波和偶次谐波半周期重复控制器的修正量，并以并联方式组合成双模结构半周期重复控制器。具体的控制器参数整定可依据表征系统收敛过程的单调减区域、绝对吸引层、稳态误差带以及跟踪误差首次进入稳态误差带所需最多步数的具体表达式。本发明提供的时域设计、兼有良好的控制精度及完全抑制齐次谐波和偶次谐波干扰信号、有效抑制分数次谐波和非周期干扰信号的基于吸引律的双模结构半周期重复控制器。

摘要： 本发明公开了一种周期可调的周期层状结构TiO

摘要： 周期微观桁架嵌片以及周期微观桁架结构体的制造方法，它涉及一种桁架嵌片以及桁架结构的制造方法。本发明目的是为了解决现有技术制造的微观桁架存在步骤繁琐，制造效率低且制造成本高的问题。本发明包括嵌片本体，嵌片本体从其一个长边至嵌片本体长度方向的中心轴线处有多个嵌锁豁口；本发明还包括周期微观桁架结构体的制造方法的四个步骤，分别为孔加工、嵌锁豁口加工、多个周期微观桁架嵌片的嵌锁组装和加固工作。通过本发明制造的周期微观桁架结构体具有轻质、吸能、隔振效果好的优点。本发明用于制造周期微观桁架结构体。

摘要： 本实用新型提供了一种元素周期表展示用具的单元结构及元素周期表展示用具，涉及教学用具技术领域，提供了一种更直观的、可快速拼装的化学元素周期表结构。该元素周期表展示用具的单元结构包括外壳体、转动连接件和连接架，其中，转动连接件与外壳体相连接，连接架通过转动连接件与外壳体转动连接，外壳体的外侧面上显示有单个化学元素信息，且相邻的元素周期表展示用具的单元结构能通过连接架相连接。本实用新型能够很好地服务于中小学科学课程对化学元素的教学，同时对科技馆、展览厅等场馆提供了新颖的、美观的、低成本的化学元素介绍解决方案。

摘要： 本发明公开了一种在材料表面制备微纳米尺度周期性或非周期性结构的方法，特别是在金刚石表面制备周期性结构的方法，该方法包括以下步骤：(1)在衬底上涂覆压印胶；使用压印技术将具有周期性或非周期性结构的模板压印至衬底上后脱模，使压印胶在衬底表面形成具有周期性的凸起；(2)脱模后在衬底上沉积金属层，使金属层仅沉积在所述凸起的表面；(3)等离子刻蚀；(4)将沉积的金属层及压印胶从衬底上剥离，得到表面具有周期性或非周期性结构的材料。本发明的制备工艺过程简单，一次成型；无污染、低耗能、低噪音、无污水排放、产品生命周期长。该方法具有普适性，普遍适用于各种不同微/纳米尺度的周期或非周期结构器件的制备。