上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海 201620
为探索边界载荷对超材料带隙特性的影响，本文构建了一种层级椭圆穿孔板超材料，将载荷直接作用于结构的边界，采用有限元法研究了边界载荷导致结构变形所引起的带隙变化。建立了3个层级椭圆穿孔板有限元模型，将三维椭圆穿孔板简化为二维平面结构，以便于研究结构的面内带隙特性。分析了有无边界载荷作用时层级椭圆穿孔板的带隙特性、传输损耗和带隙边界对应的振型。结果表明，引入层级设计可降低带隙频率，施加边界载荷可打开更多完全带隙和方向带隙，从而更好地抑制弹性波传播，为穿孔板类超材料设计提供了一种新思路。
边界载荷 层级 椭圆穿孔板 超材料 有限元法 带隙 boundary load hierarchy elliptical perforated-panel metamaterial finite element method bandgap
上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海 201620
采用显式有限元方法，以传输损耗系数(TLC)为评价指标，研究了以钢为边界、铜和硅橡胶交替填充的方形晶格夹层板的减振性能，分析了方形填充尺寸对结构减振性能的影响。首先建立方形晶格夹层板的有限元仿真模型，其次引入传输损耗系数作为目标函数，运用遗传算法对方形晶格夹层板的减振性能进行优化，针对不同应用场景，得到的优化结果表明方形晶格夹层板具有不同减振范围的可调谐性。最后分析优化后的拓扑结构在不同频率下的位移场，可以看出其仍是在局部共振机理作用下，表现出对低频弹性波的强衰减，为拓宽夹层板的低频减振性能与可制造性提供了新的设计思路。
声子晶体 传输损耗系数 拓扑优化 低频减振 夹层板 有限元计算 复合材料 phononic crystal transmission loss coefficient topology optimization low-frequency vibration reduction sandwich plate finite element calculation composite material
1 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院, 上海 201620
2 中国人民解放军32128部队, 山东 济南 250000
将带有分流电路的压电片周期性地粘贴到薄板表面形成二维压电分流阵列结构, 该结构不仅具有声子晶体的带隙特性, 还可以通过分流电路实现带隙调控。该文运用有限元法计算了二维压电分流阵列结构的带隙特性, 研究了含有谐振单元及负电容的混合电路中不同电路参数对带隙的影响。此外, 通过调节电感及负电容,可以将布喇格带隙和局域共振带隙进行耦合, 拓宽带隙,实现宽频振动控制。
周期结构 压电分流阵列 声子晶体 负电容 带隙调控 periodic structures piezoelectric shunting arrays phononic crystals negative capacitance band gap manipulation
上海工程技术大学 机械与汽车工程学院, 上海 201620
压电型声子晶体具有弹性波带隙特性, 可用于噪声与振动控制。该文通过在环氧树脂杆上周期地布置含有负电容的压电分流单元, 构造了压电声子晶体杆结构。为拓宽带隙, 对此结构设计了3种元胞配置, 运用传递矩阵法计算其带隙特性, 并采用遗传算法对分流电路参数进行优化。理论与仿真结果表明, 改变元胞中不同谐振频率的压电分流单元的个数, 可以获得多个局域共振带隙, 增强带隙可调谐性; 运用算法优化可得到带隙调谐时分流电路参数值的最佳匹配, 实现多个带隙的合并进而形成宽带, 在不改变原有结构的基础上拓宽带隙。
声子晶体 压电分流 局域共振 带隙调控 遗传算法 phononic crystal piezoelectric shunting local resonance band gap regulation genetic algorithm
1 上海工程技术大学工程实训中心, 上海 201620
2 上海工程技术大学汽车工程学院, 上海 201620
针对透明晶体与玻璃等脆硬性材料难加工的特点, 总结了目前较为新型的激光加工技术, 全面分析归纳各种激光加工工艺特性、理论模型等研究现状; 同时, 通过对比国内外适用于透明晶体与玻璃中的工业用激光源的特性, 展望了激光加工技术在透明晶体与玻璃上的应用发展趋势及方向。
透明晶体 激光加工 飞秒激光 时空同步聚焦加工 transparent crystal laser processing femtosecond laser simultaneous spatial and temporal focusing
