旋声晶体NaBrO3与NaClO3的弹性研究

用中子相干非弹性散射、沿三个主晶轴方向测量了同构异质晶体NaBrO₃和NaClO₃的声子色散关系。从小波矢区的实验结果获得了沿晶体这些方向的弹性波速及三个独立的弹性常数C₁₁,C₁₂,C₄₄。实验结果表明,尽管这两种晶体在旋声方面表现出十分不同的特性,但是,它们的左旋和右旋圆偏振声子的声速都是在一个特定的平均速度v_(TD)上下均衡的分布,这个平均速度可由 关键词：     

一维黏弹性声子晶体的色散与耗散关系

基于运动方程和广义麦克斯韦本构,推导了一维黏弹性局域共振型和布拉格散射型声子晶体的色散与耗散关系。结果表明:对于时间谐波传播问题,这两种声子晶体的色散关系中均不存在禁带,波的衰减完全依赖于黏性耗散和周期性调制,且周期性调制会增强这种耗散作用;相反,对于自由波传播问题,两种声子晶体的色散关系中均存在禁带,但在禁带之外,波的衰减仍需借助于黏性耗散和周期性调制。研究结果对于由高分子材料构成的层状复合材料中的应力波传播研究具有一定的意义。     

α-LiIO_3晶体中的声电效应

在10—250MHz超声频率范围内,沿 a-LiIO_3,单晶e轴方向传播的纵波,在同方向静电场作用下,衰减增加。衰减系数随时间变化,具有弛豫过程的特点。我们认为这一现象,是由纵波与单向运动的导电离子的相互作用引起的。     

基于声子晶体板的弹性波拓扑保护边界态

基于声子晶体拓扑特性构造的弹性波拓扑态在波调控方面具有背散射抑制和路径缺陷免疫等优异特性,受到广泛关注.本文设计了一种声子晶体板结构,通过在初始元胞中引入具有一定旋转角度的三角形穿孔实现对称性破缺,从而构造四重简并态.与现有利用能带"区域折叠"进行构造的方法相比,该方法简化了声子晶体的元胞构型.元胞的主要变量为三角形穿孔围绕其中心旋转角度θ,研究发现,旋转角度θ=0°时,元胞能带结构存在两个二重简并态,调整旋转角度到±33°时,布里渊区中心G点处出现四重简并态,并发现旋转角度越过±33°时均会发生能带反转,这表明调整晶体结构参数θ使得体系经历拓扑相变.利用具有不同拓扑相的声子晶体组成超元胞,并通过计算其投影能带,发现能带结构中存在弹性波带隙以及不同赝自旋方向的两种边界态.在此基础上,构造多种不同类型的弹性声子晶体板,验证了拓扑边界态对弹性波传播的强背散射抑制、缺陷免疫单向传播和多波导通道开关特性.本文中所设计的弹性声子晶体板具有结构简单、特性易调的特点,为利用拓扑态实现弹性波调控提供了一个可行方案.     

弹性波斜入射声子晶体的缺陷模及其转型

推导出弹性波斜入射固-固掺杂结构声子晶体的转移矩阵和透射系数公式.计算固-固掺杂结构声子晶体中弹性波的透射系数.得到当横波斜入射时,透射波中横波的缺陷模随着入射角的增大而减弱,横波向纵波的转型随着入射角的增大而增强.当纵波斜入射时,透射波中纵波的缺陷模随着入射角的增大而减弱,纵波向横波的转型随着入射角的增大而增强.     

声子晶体材料的吸收对弹性波缺陷模的影响

为了研究声子晶体材料的吸收对缺陷模的影响,引入复波数,推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,计算了衰减系数和周期数对透射波和反射波中缺陷模的影响。得出:当周期数一定时,衰减系数对一维掺杂声子晶体的透射波和反射波中的缺陷模都有显著的影响,缺陷模的峰值随衰减系数的增加而迅速减小,缺陷模的宽度随衰减系数的增加而增大。当衰减系数一定时,缺陷模的峰值和宽度都随周期数的增加而迅速减小。     

基于集中质量法的一维声子晶体弹性波带隙计算

通过将一维声子晶体中的原胞简化为有限多个自由度的弹簧振子结构，引入了一种基于集中 质量法的一维声子晶体弹性波带隙计算方法.与传统平面波展开法相比，该方法的计算结果 与之相符合，而且在收敛性方面较之有很大改善.通过使用集中质量法，可在得到同样计算 精度的条件下，显著降低计算量，提高计算速度. 关键词： 声子晶体 弹性波带隙 集中质量法 平面波展开法     

三维声子晶体带结构研究

运用平面波展开法计算由长方体散射物以面心立方结构排列于基体中形成的三维声子晶体的带结构,研究不同组分材料、散射物的填充率和长方体散射物的高与长之比 R_(HL)对带隙的影响.结果表明,将质量密度和波速大的散射体放在质量密度和波速小的基体中所形成的三维(面心立方)固态声子晶体有利于带隙的产生；散射体的填充率为中间值时带隙最宽；散射体的对称性强烈影响带隙,当 R_(HL)大于等于1时,带隙宽度随 R_(HL)的增加而减小,相反,当 R_(HL)小于1时,带隙宽度随 R_(HL)的增加而增加.     

LiNbO_3晶体的布里渊散射与弹性常数和压电常数的测定

本文在计算3m晶体的布里渊张量时,不仅考虑弹光效应,且同时计及了局部转动效应和电光效应.经过对实验系统的设计和调整,用90°散射测量了3m晶体LiNbO_3的布里渊谱,得到了LiNbO_3晶体在特超声频率下的所有独立的弹性常数和压电常数,据以计算了慢度曲线.用180°散射测量了LiNbO_3晶体的有关声速,实验结果与计算曲线一致.     

弹性表面波用LiTaO3晶体的生长

x-切112°y方向的LiT_2O_3晶体具有优良的SAW性能,特别适用于制作TV-PTF滤波器,是目前最好的基片材料之一.为了提供优质而经济的基片材料,用铂铑坩埚在N_2气氛中成功地生长了直径40—45mm,长度50—60mm的LiTaO_3晶体.D/D≈0.6,得料率达50％以上.本文对大直径LiTaO_3晶体生长的热场及工艺条件进行了探讨,并测试了所生长晶体的压电、介电、弹性常数和表面波性能.     

含裂纹弹性结构声相互作用研究

应用分形有限元和边界元相结合的方法研究了含裂纹的结构声的耦合作用问题。利用二级分形有限元方法离散含裂纹结构,这将使得自由度大为减少;使用边界元方法计算外域辐射声场,这将自动满足无限远辐射边界条件。数值结果初步表明:(1)随着裂纹深度的增加,结构声耦合系统的共振频率将下降;(2)裂纹附近的声场所受的影响更为明显。     

弹性波在固-固结构矩形声子晶体中的传输特性

利用一维固-固结构矩形声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导出弹性波在其中各个模式满足的关系式,利用它研究了弹性波各模式的特性。并用转移矩阵研究了弹性波的传输特性随模式量子数和边长的变化规律。得出了一些不同于一维固-固结构非受限声子晶体的新特征,即一维矩形声子晶体的禁带由模式量子数确定,禁带的频率中心和频率宽度与模式量子数和边长有关。     

应变晶体的弹性偶极子模型

将物体视为一弹性连续介质,其中任一处在应变状态的体积元以一弹性偶极子模拟之,本文给出了它的等效偶极矩的表示式,并将其划分为与此体积元及其周围基体的固有性质有关的永久偶极矩和决定于介质所处的应变状态的感生偶极矩两部分,它们分别使弹性介质具有顺弹性和介弹性。本文给出了在各向同性的弹性连续介质中弹性偶极子所产生的位移场的表示式,以及在考虑到其他应力源的强度和偶极子矩间存在着相互弛豫作用的情况下,弹性偶极子与其他应力场间相互作用的式子,它是Kroner公式加上高级修正项,将此模型用于讨论熟知的Cottrell气团和两对称中心间的相互作用时,得到与前人一致且更为细致的结果。 关键词：     

含内部连接体的二维声子晶体弹性波宽频带隙特性

声子晶体的弹性波带隙特性使得它在开发用于减振降噪的新型功能材料方面具有广阔应用前景。为获得宽频大带隙,改进了一种含连接体的正方晶格声子晶体结构.利用有限元法计算并分析了不同结构配置下其能带特性和振动模态。数值结果表明,单胞中同时引入新的质量块以及连接体将对原连接体的自由振动模态产生抑制作用,可在原分离的两带隙频率范围内获得相对带宽超过100%的单一宽频带隙。此外,通过调整几何尺寸、连接体数目、结构对称性等参数可进一步调控结构带隙特性。     

声子晶体的负折射

通过对声子晶体负折射的实验和理论进行梳理,提出可以通过从对称性角度理解声波在周期性结构中的散射,来理解声学负折射现象的物理机制.在此启发下,本文继而运用有限元模拟,通过改变背景介质的声学常数,成功展示了声波在声子晶体中的负折射现象.     

长波条件下二维声子晶体中的弹性波传播及各向异性

利用多散射方法研究了长波条件下二维声子晶体中弹性波的传播特性.由长波条件下散射体幂散射特性和结构周期特性分析得到了等效波速的解析表达式.通过对幂散射波各阶分波之间由于结构周期特性而产生的耦合作用进行分析,发现幂散射波的正负二阶分量之间的耦合作用具有明显的方向性,长波条件下弹性波的传播特性是否具有各向异性取决于幂散射波的二阶分量在多散射过程中是否有明显的作用.     

一维固-固结构圆柱声子晶体中弹性波的传输特性

利用一维固-固结构圆柱声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导出弹性波在其中各个模式满足的关系式,利用它研究了弹性波各模式的特性.并利用转移矩阵研究了弹性波的传输特性随模式量子数和圆柱半径的变化规律.得出了一些一维固-固结构圆柱声子晶体的新特征,即弹性波的传输特性由模式量子数和圆柱半径决定. 关键词： 圆柱声子晶体 弹性波 受限 模式     

二维声子晶体带结构研究

声子晶体是近十年来提出的新课题，对声子晶体带结构的研究具有理论和应用价值。论文介绍了用平面波展开法计算二维正方点阵的固体／固体声子晶体带隙的方法，并应用于各向同性的铅柱体填充物以正方点阵排列于各向同性的环氧树脂基体中所形成的二维双组分复合体系。计算了柱体横截面是长方形时晶体的带隙，结果发现随着长方形截面的长宽比（l1／l2≥1时）的增加，带隙宽度逐渐减小，最后消失。     

晶体非线弹性变形的原子级模拟研究

采用分子静力学结合量子修正Sutten-Chen型多体势研究了Ni单晶体在受单向拉伸和压缩载荷作用下的弹性响应.考虑了三种加载方式,即［001］,［011］和［111］单向加载.模拟的结果表明：晶体在［011］单向加载下的弹性变形表现出强烈的非线性效应,然而沿［001］和［111］单向加载时,它的横向变形表现为各向同性.进一步讨论了杨氏模量和泊松比与应变的关系,并和第一性原理计算的结果做了比较. 关键词： 晶体 弹性变形 分子静力学     

声子晶体中的半狄拉克点研究

在本文中, 构建了一种易于实现的二维声子晶体: 截面为正方形的铁柱以三角晶格形式排列在水中. 研究发现, 在此声子晶体的布里渊区中心Γ点有半狄拉克点出现: 其带结构沿ΓY方向是线性的, 但沿着ΓX方向却是二次型的. 若散射体绕中心轴旋转角度θ = 45°, 则半狄拉克点的二次型带结构则会转至ΓY方向, 与ΓX相互垂直. 接着, 本文采用k· p 微扰法系统研究了在不同旋转角θ 值下, 简并点附近的带结构特点, 并在此基础上分析了半狄拉克点的出现原因. 在半狄拉克点附近, 以布洛赫简并态为基矢, 文中构造了一个有效哈密顿量, 根据它能准确计算贝利相位, 并发现其值为零. 此外, 通过有限元仿真, 还研究了在半狄拉克点频率附近声波沿着不同方向穿过该声子晶体的透射现象. 本文可以为经典体系中半狄拉克点色散关系的起源、有关传播性质的研究以及其在声子晶体的应用提供理论参考.