[发明专利]一种基于梯度声黑洞结构带隙调控的声子晶体

权利要求书

1.一种基于梯度声黑洞结构带隙调控的声子晶体，其特征在于，包括：沿着声子晶体的中心轴方向依次排列的第一元胞单元至第N元胞单元，N为大于或等于2的整数；任意一个第k元胞单元包括沿着声子晶体的中心轴方向排布的第k均截面梁段和第k变截面梁段，第k变截面梁段与第k均截面梁段连接，第k均截面梁段和第k变截面梁段均关于声子晶体的中心平面对称，第k变截面梁段朝向第k均截面梁段一侧的端面面积等于第k均截面梁段的横截面面积，自第k变截面梁段朝向第k均截面梁段的一侧至第k变截面梁段背向第k均截面梁段的一侧的方向上，第k变截面梁段的横截面面积递减；k为大于或等于1且小于或等于N的整数；第k₁元胞单元中的第k₁变截面梁段与第k₂元胞单元中第k₂均截面梁段连接，第k₁变截面梁段朝向第k₂均截面梁段的一侧的端面面积小于第k₂均截面梁段的横截面面积，k₂＝k₁+1，k₂为大于或等于2且小于或等于N的整数；

第k变截面梁段包括相对设置的第k个第一变截面侧壁和第k个第二变截面侧壁、以及相对设置的第k个第三变截面侧壁和第k个第四变截面侧壁，第k个第一变截面侧壁、第k个第二变截面侧壁、第k个第三变截面侧壁和第k个第四变截面侧壁环绕所述声子晶体的中心轴，第k个第一变截面侧壁和第k个第二变截面侧壁平行且与声子晶体的中心轴方向平行，自第k变截面梁段朝向第k均截面梁段的一侧至第k变截面梁段背向第k均截面梁段的一侧的方向上，第k个第三变截面侧壁和第k个第四变截面侧壁之间的距离递减；

第k变截面梁段背向第k均截面梁段一侧的端面处对应的第k个第三变截面侧壁和第k个第四变截面侧壁之间的距离随着k的增加而线性递增；或者，第k变截面梁段背向第k均截面梁段一侧的端面处对应的第k个第三变截面侧壁和第k个第四变截面侧壁之间的距离随着k的增加呈正弦函数变化。

2.根据权利要求1所述的基于梯度声黑洞结构带隙调控的声子晶体，其特征在于，第k均截面梁段包括相对设置的第k个第一均截面侧壁和第k个第二均截面侧壁、以及相对设置的第k个第三均截面侧壁和第k个第四均截面侧壁，第k个第一均截面侧壁、第k个第二均截面侧壁、第k个第三均截面侧壁和第k个第四均截面侧壁环绕所述声子晶体的中心轴，第k个第一均截面侧壁和第k个第二均截面侧壁平行，第k个第三均截面侧壁和第k个第四均截面侧壁平行；第k个第一变截面侧壁和第k个第一均截面侧壁平行且连接，第k个第二变截面侧壁和第k个第二均截面侧壁平行且连接；第k个第三变截面侧壁与第k个第三均截面侧壁连接，第k个第四变截面侧壁与第k个第四均截面侧壁连接。

3.根据权利要求1所述的基于梯度声黑洞结构带隙调控的声子晶体，其特征在于，第k个第三变截面侧壁和第k个第四变截面侧壁之间的距离h_k(x_k2)满足幂函数关系h_k(x_k2)/2＝ε*(x_k2-L_k2)_m+h_0k/2，ε为幂函数关系中的系数，x_k2为第k变截面梁段在声子晶体的中心轴方向上的各处的位置，h_0k为第k变截面梁段背向第k均截面梁段一侧的端面处对应的第k个第三变截面侧壁和第k个第四变截面侧壁之间的距离，m为大于或等于2的有理数，L_k2为第k变截面梁段的长度。

4.根据权利要求3所述的基于梯度声黑洞结构带隙调控的声子晶体，其特征在于，第k变截面梁段沿着声子晶体的中心轴方向的长度小于(h_dk/2∑)_1/m；h_dk为第k均截面梁段的高度。

5.根据权利要求1所述的基于梯度声黑洞结构带隙调控的声子晶体，其特征在于，第一元胞单元至第N元胞单元的材料一致，任意第k元胞单元中第k均截面梁段和第k变截面梁段的材料一致。