首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 140 毫秒
1.
沈平 《物理》2012,41(7):466
图中显示了所用的实验样品(下部),计算得到的能量密度增强因子频谱(上左),以及在薄膜中截面内的弹性势能密度分布函数(上右).极高的弹性曲率能量聚集在铁片边界区域,且与声波辐射模式几乎没有耦合作用,这就形成了一个开放的共振腔,从而导致入射声波在100--1000Hz低频范围内的强烈吸收.  相似文献   

2.
针对低频噪声的隔离问题,设计了一种基于压电材料的可调控薄膜声学超材料,该材料由压电质量块嵌入弹性薄膜制成.建立了材料的有限元分析模型,并且计算了材料的各阶特征频率与20—1200 Hz频段的传输损失曲线,并通过实验验证了有限元计算的真实性.计算结果表明:此声学超材料在20—1200 Hz频段内隔声性能良好,存在两个50 dB以上的隔声峰与一个可调式的隔声峰.通过分析简单结构的首阶共振模态并构建其等效模型,从理论上探究了结构参数对薄膜声学超材料隔声性能的影响,并通过有限元计算验证了其等效模型的正确性;综合分析材料的特征频率与传输损失曲线,进一步讨论了结构的隔声机理,分析结果表明,在特征频率处,薄膜的"拍动"会导致声波在其后的传播过程中干涉相消,实现声波的衰减;通过Fano共振理论,探究了各共振点处传输损失曲线特征不同的原因;压电质量块与外接电路组成LC振荡电路,在电路的共振频率处,压电材料的振动可以吸收声波的能量从而造成一个隔声峰,同时可以改变外接电路的参数来调整电路的共振频率,从而实现对隔声性能的调控.最后,探究了压电质量块偏心量对材料性能的影响,并通过有限元计算验证了材料隔声性能的可调性.研究结果为可调式薄膜声学超材料的设计提供了理论参考.  相似文献   

3.
朱庆  白鸿柏  路纯红 《应用声学》2016,35(5):457-463
为了使声波在低声压级、低频带达到理想的吸收效果,本文提出了金属片镶嵌微缝薄膜结构理论模型,并分析了该模型的吸声机理。首先将该结构的力学模型看作多自由度系统,构建振动微分方程,得到了金属片镶嵌薄膜的分布位置与每段薄膜弹性系数之间的关系。并在此基础上分析了激励频率与固有频率之间的关系,得出基频对该结构吸声效果的影响。然后利用有限元软件对该结构的模态振型和声阻抗进行了分析,得到了镶嵌在微缝薄膜上的金属片与声波的耦合形式。最后通过试验对该结构的吸声特性进行了验证,结果表明:吸收峰值受镶嵌位置影响较小,平均吸声系数变化不大,一阶固有频率会受镶嵌位置的改变而改变。  相似文献   

4.
薄膜型负质量密度声学超常介质   总被引:1,自引:0,他引:1  
文章作者提出了一种结构简单、易于实现的薄膜型声学超常介质,不仅从实验上证实了它能够在100Hz到1000Hz的低频范围内以200倍的幅度打破声波衰减的质量密度定理,而且还给出了相应的理论解释.由于薄膜弱小的弹性模量,对于一块周边被硬边框所固定的小面积的弹性薄膜而言,仍然存在着各种不同的低频振荡模式.这些振荡模式的本征频率可以通过在薄膜的中央放置一个小的质量块而调整.文章作者惊奇地发现,在位于两个最低的本征频率之间的某个特定频率处,入射的声波几乎完全被反射,此时整个薄膜面内的平均法向位移为零.借助于有限元数值模拟方法,也发现在全反射频率附近薄膜的动态质量密度是负的.实验结果和理论计算符合得非常好.与此同时还发现,微波在某些频率全透射通过金属分型结构的现象可以用类似的机制来解释,而且这些全透射频率也是位于两个局域共振频率之间.  相似文献   

5.
颜细平  彭政  何菲菲  蒋亦民 《物理学报》2016,65(12):124501-124501
利用能以极慢变形率直接剪切颗粒固体的实验装置,测量了(玻璃珠)样品对大幅度循环剪切的力-位移曲线,以及一个循环周期后的塑性位移残留.发现随着循环频率的降低,样品会从有限塑性残留的弹塑行为转变到几乎没有塑性的纯弹性行为,同时伴随有率相关性.该转变在剪切力幅度高达样品破坏值的90%时依然存在,但需要极小的变形率(10~(-5)Hz)或惯性数(10~(-8)).这意味着无论是高频小幅度的声波扰动,还是极低频大幅度的直接剪切,静态颗粒固体都可做出纯弹性的力学响应.在足够慢的状态变化范围里,它仍是属于经典弹性理论范畴的一类材料.这个弹性区域一直未被报道和关注,可能是观测它时需要样品的变形率远比通常此类研究中所采用的慢变形还要小许多(大约两个数量级)的缘故.理论上本文测量结果支持描述颗粒固体宏观动力学的基本方程组,不能只有弹塑和率无关行为,它们必须在极慢变形极限下退化为经典弹性理论,并且在这个转变过程中表现出率相关特性.  相似文献   

6.
Helmholtz水声换能器弹性壁液腔谐振频率研究   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
桑永杰  蓝宇  丁玥文 《物理学报》2016,65(2):24301-024301
针对传统Helmholtz水声换能器设计中刚性壁假设的局限性,将Helmholtz腔体的弹性计入到液腔谐振频率计算中,实现低频弹性Helmholtz水声换能器液腔谐振频率精确设计.基于细长圆柱壳腔体的低频集中参数模型,导出了腔体弹性引入的附加声阻抗表达式,得到了弹性壁条件下Helmholtz水声换能器等效电路图,给出了考虑了末端修正的弹性壁Helmholtz共振腔液腔谐振频率计算公式.利用ANSYS软件建立了算例模型,仿真分析了不同材质、半径、长度时的Helmholtz共振腔液腔谐振频率.结果对比表明弹性理论值与仿真值符合得很好,相比起传统的刚性壁理论计算结果,本文的弹性壁理论得出的液腔谐振频率值有所降低,与真实情况更加接近.本文的结论可以为精确设计低频弹性Helmholtz水声换能器提供理论支持.  相似文献   

7.
高效共振混合机工作频率为60 Hz,且系统处于共振,产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪声,分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点,得到了60 Hz低频声波穿透力强特点,相比传统的以吸声材料构建的50~100 mm厚度、隔声效果小于10 dB的隔声罩,分析了薄膜型声学超材料在低频减振降噪中的隔声特性。通过多物理场仿真分析,60 Hz时隔声量为31.4 dB,确定了硅橡胶弹性薄膜的预应力和质量块的面密度;采用3D打印机快速成型技术,构建了隔声实验装置,分析了独立隔声单元、面密度、薄膜尺寸等隔声特性规律。基于人耳在实际环境中感受到的噪声强度,提出了噪声衰减量和插入损失的分析方法,在距离声源380 mm和1000 mm的位置,60 Hz时隔声量分别为27 dB和38 dB。研究成果丰富了低频隔声特性理论,为薄膜型声学超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。  相似文献   

8.
陆鹏  王耀俊 《物理学报》2001,50(4):697-703
导出了求解母材料固体中镶嵌的柱状弹性固体(两固体间存在界面薄层)声波散射系数的一般表达式.根据Flax的共振散射理论,对背向散射谱中的共振模式进行了识别.利用模拟界面薄层的弹簧模型,考察了界面层切向劲度常数KT对共振模式形态的影响 关键词: 声波散射 共振模式 界面  相似文献   

9.
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在局域密度近似(LDA)下研究了厚度为0.626~2.711nm (100)面BaHfO3薄膜的电子结构、光学和弹性性质.电子结构和光学性质计算结果表明:以BaO为表面层原子的BaHfO3纳米薄膜均为直接带隙半导体材料,带隙随薄膜厚度减小而逐渐减小,表现出明显的量子尺寸效应,此时薄膜的光学吸收边发生红移,吸收带出现窄化现象.以HfO2作为表面层原子的BaHfO3薄膜则属于间接带隙半导体材料,且带隙随薄膜厚度减小而微弱增加.弹性性质计算结果表明:体弹模量、剪切模量和杨氏模量等表征材料硬度的力学参数均随BaHfO3纳米薄膜厚度减小而显著减小,呈现尺寸效应.电荷密度分布分析揭示了薄膜厚度改变了BaHfO3纳米薄膜的价健特性,这是材料硬度改变的内在原因.该研究结果为BaHfO3纳米薄膜材料的设计与应用提供了理论依据.  相似文献   

10.
最近研究表明,将声子晶体中的局域共振现象引入到水下吸声材料的设计中,可以观察到由局域共振引起的低频声吸收现象.为了进一步揭示局域共振低频吸声机理并获得更优的水下低频声吸收性能,研究了内嵌不同形状散射子的黏弹性声学覆盖层.利用晶格和散射子在空间排布的对称性,传统有限元方法得到简化,从而节约了计算时间和存储空间,并通过将简化有限元法计算得到的结果与传统有限元法计算的结果进行对比,验证了简化有限元方法的正确性.结合位移云纹图,考察了特定频率点上振动模态与相应的局域共振吸声峰之间的关系,揭示了内嵌圆柱形散射子的黏弹性覆盖层的吸声机理.进一步讨论了相同体积下不同形状的圆柱形散射子对黏弹性覆盖层吸声性能的影响,给出了提升覆盖层低频吸声性能的优化思路.通过讨论不同芯体材质对内嵌圆柱形散射子的黏弹性覆盖层吸声性能的影响,找到了改变第一共振峰位置的方法,从而可以通过调整第一共振峰来实现特定频率范围内的宽带吸声.  相似文献   

11.
王力  田方宝 《气体物理》2020,5(4):21-30
自然界中的昆虫和鸟类大都采用拍翼飞行的策略,其优越的气动表现使拍动飞行方式备受关注.值得注意的是,拍动飞行昆虫和鸟类在实现高机动性的同时,产生的噪音并不十分显著.因此,对拍翼飞行的流固声耦合问题进行研究,揭示其飞行动力学和声学特性,对于应用这类飞行技术具有重要的指导意义.文章采用一种浸入边界法对拍翼悬停时的流固声耦合问题进行数值模拟研究.具体针对刚性拍翼和不同刚度、质量比的柔性拍翼进行了数值模拟,分析了拍翼刚度和质量比对拍翼悬停时的升力和声学特性的影响.结果表明拍翼的转动能有效增加升力,提高效率并降低拍翼运动产生的声音;同时悬停拍翼的近场声受涡的影响明显,尤其是在较大的转动角度时;引入适当的弹性可有效提高拍翼在悬停时的气动表现,包括提高升力系数和效率;综合考虑气动和声学表现,可以看出当无量纲拍动频率在0.3~0.4时,低质量的拍翼(拍翼-流体质量比为1.0)产生的声音较小,同时又具备较高的效率.   相似文献   

12.
The total energy of a wedge-shaped micro- and nanotwin is calculated in terms of a dislocation mesoscopic model. The total energy of the twin is represented as a sum of the elastic energy, energy of interaction between twinning dislocations, and stacking-fault energy of partial dislocations of the wedge-shaped twin. It is found that the evolution of the twin is controlled by the energy of interaction between twinning dislocations: in the case of a microtwin, it is five orders of magnitude higher than the elastic energy and six orders of magnitude higher than the stacking-fault energy. In the case of a nanotwin with the number of twinning dislocations at the twin boundary less than 20, all the three energies listed above are of the same order of magnitude. Therefore, all the components of the total energy contribute to the origination of a wedge-shaped twin. As the length of the twin increases with its width and the number of twinning dislocations at twin boundaries fixed, the total energy modulo grows although the density of twinning dislocations at twin boundaries decreases. This indicates that long-range stress fields due to twinning dislocations play an important part in the evolution of a wedge-shaped twin.  相似文献   

13.
In order to study coupling between vibration of a structure and a sound field in contact with the structure, a cavity surrounded by a rigid cylinder having thin elastic plates at both ends is adopted as an analytical model. When excitation forces of different frequencies are applied to the respective plates, the plate vibrations and the sound field inside the cavity become aperiodic, because of the coupling between the systems. In the present investigation, distribution of the sound pressure level inside the cavity is studied in detail in order to clarify the coupling behavior. The results show that when the respective plates vibrate at the same circumferential order, the vibration modes of the plates, which effect the coupling of the plate vibrations and the sound field, cause the aperiodic nature of each system to develop. In this case, since the dominant mode exists in formation of the sound field, it significantly influences the aperiodic nature of the coupling systems. In the case of vibration modes where the plates vibrate at different circumferential orders, the behaviors of the three systems, whose coupling has been restrained, approximate a steady state. Consequently, the dominant mode does not appear in the sound field.  相似文献   

14.
A fast energy transfer from the host crystal to impurity centres and charged lattice defects (e.g., vacancies in an ionic crystal) is due to the two-site exciton motion on high vibrational levels. At low temperatures this motion occurs in a coherent directional way with the sound velocity whereas a small separation between vibrational levels provides an easy exciton trapping by shallow potential wells near impurity centres. Charged defects have a much larger trapping section than isovalent impurity centres and manifest themselves in luminescence at a concentration smaller by two orders of magnitude.  相似文献   

15.
For a second-order phase transition the critical energy range of interest is larger than the energy range covered by a canonical Monte Carlo simulation at the critical temperature. Such an extended energy range can be covered by performing a Wang-Landau recursion for the spectral density followed by a multicanonical simulation with fixed weights. But in the conventional approach one loses the advantage due to cluster algorithms. A cluster version of the Wang-Landau recursion together with a subsequent multibondic simulation improves for 2D and 3D Ising models the efficiency of the conventional Wang-Landau or multicanonical approach by power laws in the lattice size. In our simulations real gains in CPU time reach 2 orders of magnitude.  相似文献   

16.
杨峰  李平  文玉梅  王德才  杨进  文静  邱景 《声学学报》2014,39(2):226-234
针对环境中广泛存在的声能,提出了一种采用Helmholtz共鸣器和悬臂梁压电换能器的声能采集器。Helmholtz共鸣器对入射声压进行放大,放大后的声压引起共鸣器弹性薄壁振动,薄壁的振动传递到压电换能器产生电能输出。建立了带弹性壁的立方形共鸣器的等效集中参数理论模型,并与压电换能器的机电特性结合,分析了声能采集器的声-机-电转换原理,研究了声压、声波频率和负载阻抗对输出功率的影响,研究结果为此类声能采集器的优化设计及工程应用提供了一种可行的方法。实验中,声源通过声波导管输出声能,当共鸣器管口处的声压级为94 dB时,系统实测最大输出功率达240μW。该采集器不仅可作为声能自供能采集器,还可在较远距离为低能耗电子装置进行有源声供能。   相似文献   

17.
The scattering of ultrasound from bubbles of m radius, such as used in contrast enhancers for ultrasound diagnostics, is studied. We show that sound scattering and “active” emission of sound from oscillating bubbles are not contradictory, but are just two different aspects derived from the same physics. Treating the bubble as a nonlinear oscillator, we arrive at general formulas for scattering and absorption cross-sections. We show that several well-known formulas are recovered in the linear limit of this ansatz. In the case of strongly nonlinear oscillations, however, the cross-sections can be larger than those for linear response by several orders of magnitude. The major part of the incident sound energy is then converted into emitted sound, unlike what happens in the linear case, where the absorption cross-sections exceed the scattering cross-sections. Received: 26 February 1998 / Revised: 13 March 1998 / Accepted: 15 March 1998  相似文献   

18.
双层弹性支撑板的水下宽带隔声   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
张超  韩玉苑  商德江  李斯慧 《声学学报》2021,46(6):1212-1222
为实现水下宽带隔声,提出了一种由弹性元件支撑两块刚性端板构成的双层弹性支撑板结构。采用弹簧振子振动分析法和声传播理论,建立了平面波入射的水下隔声理论模型,分析了结构参数对隔声量的影响规律,结果表明足够小的弹性元件单位面积弹性系数或足够大的端板单位面积质量都可以连续一致地提高隔声量.仿真分析了双层弹性支撑板的振动位移和声输入阻抗,比较了双层弹性支撑板与连续介质层的隔声特性,结果表明,降低弹性元件质量,有助于在低频段消除半波全透射现象.在同厚度、同质量、同静态压缩率条件下,双层弹性支撑板能更好的降低两侧流体的振动及声耦合,隔声频带更宽,带内一致性更好,隔声量更大.   相似文献   

19.
We report measurements of three-wave mixing amplitudes on systems whose third order elastic constants have also been measured by means of the elastoacoustic effect. Because attenuation and diffraction are an important aspect of our measurement technique we analyze our results using a modified Khoklhov-Zabolotskaya-Kuznetsov equation in the frequency domain. We find that the value of beta so deduced for polymethyl methacrylate agrees quite well with that predicted from the stress dependent sound speed measurements, establishing that polymethyl methacrylate may be considered as a hyperelastic solid. The beta values of sedimentary rocks, though they are typically 2 orders of magnitude larger than, e.g., polymethyl methacrylates, are still a factor 3-10 less than those predicted from the elastoacoustic effect.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号