单面柱局域共振声子晶体低频带隙特性分析及结构改进研究

孙向洋，燕 群，郭翔鹰

(1.中国飞机强度研究所，航空声学与动强度航空科技重点实验室，西安 710065;2.北京工业大学机械工程学院，机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室，北京 100124)

0 引 言

声子晶体是指由两种或者两种以上不同力学性能的材料构成的周期结构功能材料，由于这种结构或者材料的周期性，某些特定范围频率的弹性波无法在其中传播，该频段范围称为声子带隙[1-2]。声子带隙产生的机理有两种：布拉格散射机理和局域共振机理。布拉格散射型声子晶体[3]，特点为弹性波在该周期结构内部的传播出现相互干涉，导致其传播受阻，表现出无法传播的现象。局域共振型声子晶体[4]，特点为在特定频率的弹性波激励下，各个散射体产生共振，并与弹性波长波行波相互作用，从而抑制弹性波的传播。

自从2000年刘正猷教授提出局域共振声子晶体概念以来，有关局域共振声子晶体的研究日益增多[5-8]，局域共振声子晶体产生带隙的物理机理不同于布拉格散射，它是由局域共振单元的强共振特性决定的，因此具有显著不同的带隙特点，带隙特性的影响因素也有所不同。局域共振型声子晶体用较小的尺寸获得较低频带隙[9]，这一特点为声子晶体在低频减振降噪方面的应用提供了新的思路，具有重要的理论价值和应用前景，例如用于隔振减振、隔声降噪、制作声波滤波器、隔振器和波导装置等[10-15]。

国内外学者也对局域共振声子晶体结构进行了大量研究，主要集中在研究弹性波在声子晶体结构中的传播特性[16]。……