[发明专利]一种手性周期结构中弹性波传播特性的调控方法

说明书

本公开提供了一种手性周期结构中弹性波传播特性的调控方法，属于结构动力学技术领域。通过调控所述手性周期结构的结构参数控制所述弹性波在所述手性周期结构中的传播特性，包括：从所述手性周期结构中获取一单胞模型，并根据所述手性周期结构的结构参数获取所述单胞模型对应的刚度矩阵和质量矩阵；根据所述单胞模型对应的刚度矩阵和质量矩阵，获取所述单胞模型的频率和波矢方程；根据所述单胞模型的频率和波矢方程，获取所述弹性波的带隙特性。本公开提供的技术方案，手性周期结构在不同的服役条件下，通过调整结构参数，实现对手性周期结构内弹性波传播的实时调控。

技术领域

本公开涉及结构动力学技术领域，尤其涉及一种手性周期结构中弹性波传播特性的调控方法、手性周期结构中弹性波传播特性的控制装置、计算机存储介质和电子设备。

背景技术

结构振动问题广泛存在于航空航天、船舶、车辆交通等各个工程领域中，抑制结构的有害振动以及噪声一直是工程技术中迫切需要解决的问题。本质上来说，结构中的振动和噪声是以弹性波的形式在介质中传播。对有害振动进行抑制，也就是对结构中波传播的阻隔和抑制。研究表明，周期结构具有重要的振动特性，即带隙特性：当弹性波在周期结构中传播时，某些频率范围内的弹性波不能通过，称之为带隙；而某些频率范围内的弹性波可以传播，称之为通带。因此，基于周期结构的波传播特性，建立调控周期结构波传播的方法，实现弹性波传播的带隙位置、弹性波传播的路径、能量分布的精准调控，对结构的减震降噪具有重要的意义。

研究手性周期结构中的波传播特性需要建立适合的波传播分析模型。目前，通过对确定的周期结构中施加剪应力偏场、电磁场等调控方法已经被广泛研究并建立了完善的分析模型，但这些方法一般都需要在制作构件时进行预先处理，或在使用过程中耗费大量的工作和经济来进行，难以在结构运行状态中进行自适应调整。

因此，亟需一种建立一种能够进行自适应调整的手性周期结构中弹性波传特性的调控方法和装置。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种手性周期结构中弹性波传播特性的调控方法、控制装置、计算机存储介质和电子设备，以实现手性周期结构针对不同的应用条件和要求进行拓扑变化的自适应性调整，实现对结构内弹性波传播的实时调控。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的第一个方面，提供一种手性周期结构中弹性波传播特性的调控方法，通过调控所述手性周期结构的结构参数控制所述弹性波在所述手性周期结构中的传播特性，包括：从所述手性周期结构中获取一单胞模型，并根据所述手性周期结构的结构参数获取所述单胞模型对应的刚度矩阵和质量矩阵；根据所述单胞模型对应的刚度矩阵和质量矩阵，获取所述单胞模型的频率和波矢方程；根据所述单胞模型的频率和波矢方程，获取所述弹性波的带隙特性。

在本公开的示例性实施例中，从所述手性周期结构中获取一单胞模型，并根据所述手性周期结构的结构参数获取所述单胞模型对应的刚度矩阵和质量矩阵包括：根据动力学模型将所述单胞模型划分为多个相同的梁单元；获取所述梁单元在局部坐标系下的运动控制方程；根据所述梁单元在局部坐标系下的运动控制方程，获取所述梁单元在整体坐标系下的刚度矩阵和质量矩阵；对所述梁单元在整体坐标系下的刚度矩阵和质量矩阵进行单元组装，以获得所述单胞模型对应的刚度矩阵和质量矩阵。

在本公开的示例性实施例中，根据所述梁单元在局部坐标系下的运动控制方程，获取所述梁单元在整体坐标系下的刚度矩阵和质量矩阵包括：根据所述梁单元在局部坐标系下的运动控制方程，获取所述梁单元在局部坐标系下的刚度矩阵和质量矩阵；获取所述梁单元在局部坐标系下的角度；根据所述梁单元在局部坐标系下的角度，获取局部坐标系与整体坐标系间的坐标转换矩阵；根据所述梁单元在局部坐标系下的刚度矩阵和质量矩阵，结合所述坐标转换矩阵，以获得所述梁单元在整体坐标系下的刚度矩阵和质量矩阵。