高层建筑声子晶体框架结构带隙特性研究开题报告

 2022-03-06 20:15:18

1. 研究目的与意义

随着我国城市化进程不断向前推进,涌现了大量高层建筑。其一般位于城市中心或交通要道,在这些地方振动和噪声污染难以从源头上避免。对于商场、酒店、办公楼等对使用环境有着一定要求的高层建筑,就需要考虑将振动和噪声隔离[1]

声子晶体是具有弹性波带隙的周期复合材料或结构[2-6],在其带隙范围内振动和声音将被抑制。这为从传播途径上实现减振抗噪开辟了新的研究方向。bragg散射机理[2,7,8]和局域共振机理[2,9-12]是声子晶体主要的两种带隙形成理论。近年来,有众多关于在杆、梁、板等基本弹性结构中引入声子晶体理论的研究。舒海生等人[13]研究了集中质量边界条件下声子晶体杆的纵向振动传递特性。郁殿龙,刘耀宗等人[14]利用平面波展开法,对声子晶体一维杆状结构的扭转振动进行了研究。基于局域共振机理,舒海生等人[15]给出了一类三组元的声子晶体梁结构,研究了带隙起止频率的形成机制。对于局域共振型声子晶体板结构,张思文和吴九汇[16]发现带隙的起始频率和宽度与共振模态的固有频率、品质因子及排列方式有关。吴健,白晓春等人[17]则用附加双臂梁式子结构的方式,在低频域打开了多个弯曲波带隙。其带隙的产生是由于子结构的低频振动与板振动的相互耦合作用。王艳锋[18]发现周期开孔型声子晶体在结构中应用由较大质量块和细小连接体构成的共振单元,就能形成低频宽带隙。在带隙调节规律方面,李建宝[19]基于有限元法,研究了结构的几何参数对固/固体系声子晶体带隙以及缺陷态的调控。陈鑫,姚宏等人[20]设计的双局域共振声子晶体结构有效摆脱了空气对带隙截止频率的影响,而将弹性杆-弹簧模型引入理论计算又提高了在分析带隙形成机制和调节规律时简化模型的计算精度。

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2. 研究内容和预期目标

2.1、研究内容

(1)声子晶体框架结构带隙形成机制研究

从声子晶体局域共振机理出发,借助能带结构图上带隙边界频率所对应的晶胞振型图,研究声子晶体框架结构带隙形成机制。具体考虑以下几个方面:

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3. 研究的方法与步骤

利用有限元方法计算结构的能带结构、晶胞的振型图和对应有限结构的传递曲线。从带隙的边界频率所对应的振型图,分析带隙形成机制。结合能带结构和传递曲线,分析带隙调节规律。具体步骤如下:

(1)能带结构、振型图以及传递曲线的计算方法

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4. 参考文献

[1]vladimirovich d a,aleksandrovich t v, petrovich g o. research on noise in hotel rooms[j]. worldapplied sciences journal, 2014: 87-88.

[2]温熙森,温激鸿,郁殿龙, 等. 声子晶体[m]. 国防工业出版社, 2009.

[3] wagner m r, graczykowski b, reparaz j s, et al.two-dimensional phononic crystals: disorder matters[j]. nano letters, 2016,16(9): 5661.

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5. 计划与进度安排

[1] 3月16日-3月22日 文献检索,提交开题报告 [2] 3月23日-4月5日 论文研究,提交外文翻译初稿 [3] 4月6日-5月17日 论文研究,提交论文初稿 [4] 5月18日-5月24日 论文修改,提交论文终稿 [5] 5月25日-5月31日 答辩报告准备(PPT形式)[6] 6月1日-6月7日 论文答辩

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