周期结构带隙的能效观点

摘要 在几何构型或材料特性方面具有空间重复特性的一类结构，称为周期结构，如桁架、加强筋板等。在一定频率范围内，周期结构能够阻断弹性行波在其中传递，该特性可应用于隔振器开发。现有周期结构隔振分析大多基于无限长假设，即假设周期结构在几何空间中可无限延伸，因此只有行波解具有物理意义，非行波模式则被忽略。然而，工程中隔振系统都是有限长的，因此非行波解的确存在，故其能量传输特性具有研究价值。周期桁架有限元数值仿真结果表明，周期结构行波解的功率因数始终等于1，说明频散曲线与能量传输效率有关。据此引入效率指标函数，通过其响应表面局部极大值、极小值的连线，将频率-波数空间划分为能量传输高效区和低效区。该划分方式能统一处理行波解和非行波解的情况，拓展原有带隙分析适用范围，为有限周期结构能量传输效率分析提供新途径，对于隔振器开发设计具有重要参考价值