局域共振型热-声超材料的概念与设计

基本信息
批准号:11772251
项目类别:面上项目
资助金额:56.00
负责人:李跃明
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张虎,徐志敏,耿谦,王迪,李珍,朱昀,郭婷,夏京京
关键词:
声超材料低频声波带隙热超材料声超材料
结项摘要

The metamaterial has been actively applied to the sophisticated equipment in military strategies of great powers for its superior characteristics which the natural materials do not possess. Because the design of metamaterial is focusing one special function in present stage, such as acoustic insulation or heat shielding merely, it can hardly meet the requirement of multi-physics serving environments. In this project, we break the restriction of single metamaterial and the concept of thermal-acoustic metamaterial (T-AM) is proposed, with the combine of the thermal bandgap and the low-frequency acoustic bandgap which belong to the thermal metamaterial (TM) and locally resonant acoustic metamaterial (LRAM) respectively together. Firstly, we manage to transform the T-AM creation in different sacles to the design of acoustic metamaterial (AM) in TM matrix. To reveal the effecting law and action mechanism of the stress and deformation induced by thermal in the bandgap of AM, the study of performance prediction of LRAM theoretical model is conducted. Then we will explore the existence of acoustic bandgap of the LRAM when it is designed in the TM matrix. In addition, whether the heat flux can be effected when the LRAM cell is in resonant modal also deserves further study. Finally, the sound proof characteristic of the AM with TM matrix and the sound-thermal insulation properties of the T-AM ought to be tested by experiment separately. In conclusion, we intend to realize the design and validation of the novel T-AM in this item, to provide many creative ideas for the sophisticated equipment in heat insulation and sound proof design.

超材料因其天然材料所不具备的超常性能而被各大国积极推进应用于战略尖端装备。当前超材料的设计多为适用于单场如声或热的超材料,不具备既隔声又防热的功能,难适用于多场服役环境的需求。本项目突破单场超材料概念,拟将具有热流带隙的热超材料与低频隔声的局域共振型声超材料合一,创生热-声超材料概念。将无法在同一尺度上设计的热-声超材料难题转化为在热超材料上设计声超材料的问题,开展局域共振型声超材料在热环境下性能预测的理论模型研究,揭示热应力、热变形等对声超材料带隙的影响机制及规律;研究热超材料为基材设计局域共振型单胞产生禁声带隙的可能性、及单胞处于局域共振模态时是否影响热超材料的热流特性;实验测试基于热超材料设计声超材料获得带隙的可能性及热-声超材料的防热、隔声性能。本项目拟初步实现热-声超材料新概念的设计与验证,为尖端装备的防热、隔声设计提供创新性思路。

项目摘要

近年,超材料的出现,为装备结构的防热、降噪、减振设计等工程难题提供了新的解决思路。然而,当前超材料的设计多为适用于单场如声或热的超材料,不具备既隔声又防热的功能,在应用中较难满足装备结构多场服役环境的需求。.本项目以具有低频弹性波带隙的声学超材料和热流弯曲特性的热学超材料为研究对象,揭示了热效应对声学超材料带隙特性的影响规律。并基于此设计提出了一种具有减振与热流弯曲特性的热声双功能超材料,完成了热声超材料从概念的提出、数值研究、结构试件制备、实验测试的完整研究方案,为热声两场超材料的研究提供参考依据。.开展了均匀热环境下声学超材料带隙特性的演变规律研究。从理论分析、数值计算、实验测试分别研究热环境对不同几何构型的声学超材料带隙特性的影响规律。分别从热应力、热变形及两者的耦合效应三个方面开展研究,揭示了不同温度下局域共振结构弹性波带隙的演变规律。.开展了热效应对颗粒声子晶体弹性波带隙的影响特性研究。以一种双原子颗粒声子晶体为研究对象,通过将热效应引入颗粒结构中,理论及数值研究了温度对其弹性波带隙的影响规律。并通过霍普金森压杆装置测试了不同周期颗粒声子晶体受热时,弹性波传播特性。.提出了一种具有热流调控与隔振特性的螺旋复合声子晶体板结构,考察了螺旋复合板的热流调控特性与基体中弧形构件铺设角对其能带结构的调控作用,证实了基于各向异性热超材料设计声超材料获得理想带隙的可能性。.提出了一种具有减振与热流弯曲特性的热声双功能超材料结构,数值、实验研究其热学超材料的热流弯曲特性和声学超材料的带隙特性,并提出完整的结构设计原理。.综上,本项目研究了热环境对弹性波带隙特性的影响规律,设计了一种热声双功能超材料,验证了其弹性波带隙特性以及热流弯曲特性。对尖端装备结构的防热、减振及降噪设计具有重要参考意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
4

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
5

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017

李跃明的其他基金

批准号:91016008
批准年份:2010
资助金额:62.00
项目类别:重大研究计划
批准号:11072187
批准年份:2010
资助金额:43.00
项目类别:面上项目
批准号:91216107
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:重大研究计划
批准号:11472206
批准年份:2014
资助金额:88.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于声子局域共振机制调控分支型纳米带热输运性质的研究

批准号:11904161
批准年份:2019
负责人:陈学坤
学科分类:A2003
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

局域共振型压电超材料增强宽带低频环境振动能量俘获机理与方法

批准号:51577189
批准年份:2015
负责人:陈仲生
学科分类:E0707
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
3

非局域共振型声学超常材料的特性与应用

批准号:11004155
批准年份:2010
负责人:邱春印
学科分类:A2001
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

声学超材料型超轻多孔夹芯板的隔声机理与优化设计研究

批准号:51875569
批准年份:2018
负责人:肖勇
学科分类:E0503
资助金额:60.00
项目类别:面上项目