Kagome蜂窝中应力波的频散特性分析

论文摘要

近年来,多孔材料以其独特的综合性能,受到越来越多的关注,如何实现多孔材料的多功能集成优化设计是当前多孔材料性能研究热点之一。本文使用COMSOL MULTIPHYSICS有限元软件,研究了组合蜂窝结构——Kagome蜂窝材料内的能带结构。并基于三角形和六边形蜂窝材料的应力波传播特性,讨论了组合结构中组分胞元对整体结构中能带结构的影响,研究结果表明：(1)Kagome蜂窝中,当孔隙率大于临界孔隙率时,完全带隙才会打开。随着孔隙率的增加,带隙中心频率逐渐降低,带隙宽度逐渐变窄；(2)在较低孔隙率下,改变三角形组分胞元的孔隙率不会改变临界孔隙率,但会降低中心频率和带隙宽度,同时会有低频带隙打开；而改变六边形组分胞元的孔隙率,会降低相应带隙的临界孔隙率,并抑制高频带隙的打开。比较三角形和六边形组分胞元的结果可以看出,六边形胞元孔隙率变化时对应着更低的中心频率,而三角形胞元孔隙率改变时,带隙宽度则会有所增加。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 多孔材料
• 1.2.1 多孔材料概述
• 1.2.2 多孔材料性能及应用
• 1.2.3 组合结构多孔材料
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 1.4.1 课题研究的背景和意义
• 1.4.2 本文研究内容
• 2 周期结构中的应力波传播特性
• 2.1 引言
• 2.1.1 弹性波禁带形成机理
• 2.1.2 弹性波禁带的研究方法
• 2.2 周期性多孔材料
• 2.2.1 基本方程
• 2.2.2 周期结构及周期边界
• 2.3 算法有效性验证
• 2.4 本章小结
• 3 Kagome蜂窝中应力波的传播特性
• 3.1 引言
• 3.2 Kagome蜂窝
• 3.3 孔隙率对Kagome蜂窝材料内能带结构的影响
• 3.3.1 计算条件
• 3.3.2 计算结果分析
• 3.4 本章总结
• 4 Kagome蜂窝的组分胞元对材料波动特性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 模型描述
• 4.3 计算结果及讨论
• 4.3.1 计算条件
• 4.3.2 正三角形蜂窝材料的能带结构
• 4.3.3 正六边形蜂窝材料的能带结构
• 4.3.4 Kagome蜂窝结构中组分胞元对能带结构的影响
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集