(大连理工大学 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室,大连 116024)

1 引 言

声子晶体(PCs)作为一种新型功能材料[1]，由于其独特的性能和重要的应用潜质，受到国内外研究者的广泛关注，成为研究热点。弹性波在PCs中传播时，受其内部结构的作用，在一定频率范围(带隙)内无法传播，而在其他频率范围(通带)可以无损耗地传播。研究发现，声子晶体带隙产生的机理主要包括布拉格散射和局域共振2种。前者主要是周期性结构的作用，当入射弹性波的波长与结构的特征长度(晶格常数)相近时，将受到结构强烈的散射[2]。后者主要是单个散射体的共振特性起主导作用[3]。PCs在设计新型声学器件如滤声器、声波导和隔振器等方面具有很大的潜力[4-6]。传统的声子晶体存在特定的带隙性质和确定的工作频率范围[7]，且由其几何构型和材料性质确定。但对于特殊的应用环境，随着环境的变化需要满足在不同频率下阻断波的传播的需求，需要声子晶体具有带隙频率和位置的可调性。通过施加诸如电磁场[8]、拉伸变形[10]和变化的温度场[11]等方式可实现带隙可调控。研究建立可调带隙声子晶体的设计方法，研究并提出创新构型，通过施加外部激励，实现声子晶体的带隙可调，已经成为重要的研究热点。

本文目的基于带隙产生的机制和影响参数分析，建立实现智能调控带隙的方法，进一步设计可调的PCs。

形状记忆合金(SMA)作为一种超材料，其材料性质和几何构型可以随温度和应力发生变化[12]，这为声子晶体带隙可调的发展提供了一个崭新的契机。……