压电分流声子晶体杆带隙调控研究

张亚茹，郭 辉，袁 涛，孙 裴，王岩松，程 乾

(上海工程技术大学 机械与汽车工程学院，上海 201620)

0 引言

声子晶体是一种具有弹性波禁带特性的人工周期结构，在特定频率范围内可以调控弹性波传播[1]。含分流电路的压电声子晶体[2]可以通过对分流电路实现带隙调控，结构简单且具有良好的机电耦合特性，使其在可调谐声子晶体方面得到了广泛应用。

自Thorp等[3]首次将纯电阻电路和电阻-电感(R-L)谐振电路引入周期结构后，Qian等[4]和Chen等[5]研究了一维、二维压电声子晶体的带隙可调谐性，即改变压电分流系统的几何或物理参数实现声子晶体频域性能的调控。由于基于谐振分流电路的声子晶体获得的局域共振带隙窄且带隙内衰减量小，因此，研究者们设计出了更复杂的分流电路以获得宽频带、强衰减的带隙。Wu等[6]和Fleming等[7]采用流阻型和流通型多模态谐振分流电路，在一个分流电路上并联多个谐振电路分支进行振动控制,但该种电路连接方式增加了电路的复杂性，实际应用中存在局限性。2004年，Park等[8]发现负电容可以抵消压电片固有电容，增大机电耦合系数，从而减小电路损失，并将电阻、电感、负电容串联的负阻抗电路(NIC)应用于梁结构，极大地拓宽了带隙宽度。此后，负电容被广泛应用于压电声子晶体的振动控制[9-13]。

将压电片及连接的分流电路称为一个压电分流单元，以上研究中均研究了元胞中包含单个压电分流单元的情况。本文在元胞中布置多个压电分流单元，采用R-L与负电容并联的分流电路，改变元胞中含有不同电路参数的压电分流单元个数，并运用遗传算法对电路参数进行优化，寻求电感值与负电容值的最佳匹配。……