由二維聲子晶體板及具週期柱狀突出物構成之機械超常材料之研究

  • 王 詠昇

學生論文: Master's Thesis

摘要

手性及星形蜂巢狀結構是具有負泊松比特性的週期性結構,亦可稱之為膨脹材料,先前的研究通常為透過有限元素軟體與布洛赫定理分析此類型週期結構之波傳行為,入射一彈性波,其中包含縱波、橫波及其耦合現象等,觀察其不同物理現象,進而發現在某些頻段下的彈性波在此週期結構中無法傳遞,產生能隙的現象,使特定角度與頻率之彈性波無法通過聲子晶體。本文首先計算二次手性、環形二次手性、環形正方蜂巢、反四手手性及星形蜂巢狀結構五種結構之等效材料參數,討論其泊松比及楊氏係數之變化,並將此參數實際代入聲子晶體,討論負泊松比對於能隙之影響,分析由二維聲子晶體基板與具週期柱狀突出物組合成之聲子晶體,參考文獻中原先使用矽當基板材料,本文則用先前計算出之等效材料參數將其替換後,觀察能隙現象之改變情形,並分別改變聲子晶體結構之幾何參數、替換柱子之材料與形狀,同樣比較這些改變對於能隙中心頻率及頻寬之影響。 在應用方面,本文利用此結構設計出含缺陷之聲子晶體與局部共振型聲子晶體。含缺陷聲子晶體方面,藉由有限元素軟體配合超晶胞法計算其色散關係,並分析其缺陷模態與品質因子;局部共振型聲子晶體中,則藉由加入橡膠層作為軟材料,並且使用不同的配置方式,藉由調變其填充比、高度等,讓聲子晶體之完全能隙有不同的工作頻率範圍,可用於設計濾波器或聲波開關等裝置,同時透過COMSOL Multiphysics?有限元素軟體分析進行全波模擬,證明這些設計之可行性。
獎項日期2017 八月 7
原文Chinese
監督員Lien-Wen Chen (Supervisor)

引用此文

由二維聲子晶體板及具週期柱狀突出物構成之機械超常材料之研究
詠昇, 王. (Author). 2017 八月 7

學生論文: Master's Thesis