唐荣江，潘朝远，郑伟光，何宏斌，唐经添

(桂林电子科技大学机电工程学院，桂林 541004)

0 引 言

声子晶体是一种周期性排列的复合结构，它一般由两种及以上的材料构成，该结构具有抑制或衰减波传播的禁带特性，已广泛应用于噪声振动控制领域[1-2]。研究人员通过结构的创新设计来获得带隙，并聚焦于声子晶体带隙内传输损耗性能的研究。Elford[3]和Yu[4]等设计了一种开口圆环结构，均能获得宽禁带和性能优越的衰减损耗。但频率局限在高频，这显然不利于这一类结构的实际应用。为满足低频段的减振需求，姜久龙等[5]设计了一种双开口的Helmholtz周期结构，在100 Hz附近得到一条窄带隙，但其衰减损耗仍集中在2 000 Hz的中高频。梁孝东等[6]则提出一种四组元的声子晶体结构，强的衰减损耗都表现在200 Hz以下的禁带内，这对缓解地铁的低频振动十分有利。以上的研究并不重视晶胞对称性的问题，较多地关注晶体禁带单一方向上的衰减能力[2-6]。这对非严格对称的声子晶体而言，并不能全面反映结构的声学性能。有研究表明：打破模型的对称性有利于改善某些频率的隔声效果[7]；芯体和基体的对称性不同，带隙表现差异明显[8-9]。

因此，本文对非严格对称的开口圆环类声子晶体结构进行振动带隙研究。基于有限元法和弹性波传播理论分析其禁带特性；通过施加振动激励，比较晶体MΓ和ΓX方向的衰减曲线，发现在禁带内ΓX比MΓ方向的衰减能力强。禁带内弹性波传播被明显抑制，结构产生的位移变形量很小，通带内则相反，这一结果全面展现了非严格对称结构的隔振性能。……