[发明专利]一簇可形成线缺陷周期复合结构的超胞元

说明书

本发明涉及一簇可形成线缺陷周期复合结构的超胞元，该簇超胞元有A‑H共8种。其中每种超胞元均包括基体(1)，以及按照拟周期性排列布置在所述基体(1)上的散射体振子(2)；通过这些超胞元之间相互组合，能够形成具有线缺陷特性的周期复合结构。周期复合结构本身具有带隙特性，特定频率范围内的振动无法通过结构传播。而缺陷结构的引入改变了周期复合结构原有的能带结构，这样缺陷态对应频率的弹性波就只能沿着线缺陷传播。因此具有线缺陷特性的周期复合结构为利用人工结构控制弹性波提供了有效途径，对工程隔振，波导，声波过滤器等领域具有重要价值。

技术领域

本发明涉及一簇超胞元，特别是涉及一簇可形成线缺陷周期复合结构的超胞元。

背景技术

随着经济和社会各方面的高速发展，交通运输、机械运行、人类生活娱乐、建筑施工等方面产生的振动和噪声问题日益受到人们广泛的关注。按照是否需要使用能源来分类，传统的抑制振动方法主要包括被动控制、主动控制等。

20世纪90年代科学家们发现声弹性波在具有周期性结构的弹性材料上传播会导致一定频率范围内的弹性波无法传播，因此提出声子晶体(周期复合结构)的概念。声子晶体是以单胞作为基本单元进行周期性排列的结构，即其材料的密度和弹性参数是呈周期性分布的。声子晶体的特点是在特定频率范围内的弹性波经过声子晶体会大幅度衰减以至于无法传播，这个频率范围称为声子晶体的带隙；对于带隙外其他频率，弹性波理论上可以无损地通过声子晶体来继续传播，这些频率范围称为声子晶体的通带，而禁带和通带的范围可以通过改变该声子晶体的结构、材料等参数来进行相应的调节。声子晶体的该特性恰好弥补了被动控制和主动控制等传统抑制振动方法的缺陷，不失为一种解决噪声和振动的良好途径和方法。

在声子晶体中引入缺陷，如改变某些散射体的大小、形状、材料等，则可能在原来无缺陷晶体的带隙中出现声子能带，称之为缺陷能带，相应的状态称为缺陷态。缺陷态声波的分布具有局域性，即声波被限制在缺陷附近传播。声子晶体缺陷态的局域性有实用价值，如可用于声波滤波器和声波波导。如果声子晶体中的缺陷分布在一条线上，则称为线缺陷声子晶体，此时可能存在声波只沿线缺陷传播的缺陷能带，缺陷模的能量被局域在线缺陷中传播，因而构成声波导。因此声子晶体缺陷态的研究为利用人工结构控制波提供了有效途径，对于声滤波器、声波导等声学器件的设计和制造具有重大意义。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一簇可形成线缺陷周期复合结构的超胞元，通过几种超胞元相互组合，形成具有线缺陷的周期复合结构，从而使缺陷频率的弹性波在基体中只能沿着线缺陷传播，实现弹性波导。

技术方案：本发明的一簇可形成线缺陷周期复合结构的超胞元有A、B、C、D、E、F、G、H共8种，其中的每一种超胞元均包括基体，以及按照拟周期性排列凸起或者嵌入布置在所述基体上的普通散射体振子。

所述基体上还设有缺陷散射体振子。

所述普通散射体振子形状是圆柱体、长方体或者正多边体。

所述普通散射体振子是单组元或者二组元，在基体上布置方式是嵌入型、单侧凸起型或者双侧凸起型。

所述普通散射体振子的形状、组元数量、布置方式、大小和材料均相同。

所述普通散射体振子为二组元，在基体上按照凸起型布置时，内层振子和外层振子的半径或者边长相等，高度相等或不等。

所述缺陷散射体振子存在时，缺陷散射体振子与普通散射体振子的形状、组元数量、布置方式、大小和材料中的某一项或者某几项不相同。

所述基体与普通散射体振子、缺陷散射体振子之间或者普通散射体振子以及缺陷散射体振子为二组元时，振子内层与振子外层之间采用粘贴或者焊接的连接方式。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：