具有超低频带隙的手性声子晶体演示器的实际实现

利用声子晶体进行振动衰减和隔离已被广泛研究，结果表明衰减频率范围取决于其质量和刚度。手性和立构规整度的概念已被引入经典声子晶体，以丰富质量单元的动力学特性，从而在较低的频率范围内实现高振动衰减。尽管这些概念已在实验室规模的晶体上证明了其有效性，但在工业应用中的实施仍然很少。手性声子晶体需要复杂的几何形状，这使其制造变得复杂。现有的实例需要通过3D打印制造，这使得大规模建造用于演示目的或现场应用的成本高昂。在本研究中，我们重新定义了一种用于平移-旋转耦合的手性声子晶体设计，以使其能够仅使用传统工艺进行制造。然后，我们使用最小化计算时间的简化单胞有限元模型，研究了这些新设计声子晶体的设计空间。通过参数化研究，探讨了通过修改质量块之间手性连接的尺寸来调节晶体性能的可能性。随后，我们设计了一种具有超低频范围衰减（起始于60 Hz）的大型晶体，旨在通过手感来演示晶体的立构规整度对隔振的影响。我们制造了一个由2个单胞组成的晶体，并将其测量的传递函数与数值预测进行了比较，从而突出了结构在真实和理想激励条件下行为之间的差异。