ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ НА ШИРИНУ ПОЛОС ЧАСТОТ ПРОПУСКАНИЯ И ЗАПИРАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ
Том 4 № 9 (2026) 115-119
Аннотация
В статье рассматривается влияние объемной и массовой концентрации компонентов композитного материала на формирование и изменение полос пропускания и запирания акустических волн. Основное внимание уделено периодическим композитам и фононным кристаллам, в которых чередование фаз с различными плотностями и упругими характеристиками приводит к возникновению частотных диапазонов, где распространение упругих волн разрешено либо существенно подавлено. Показано, что изменение концентрации включений меняет эффективную плотность, модули упругости, акустический импеданс и геометрический фактор периодической структуры, вследствие чего смещаются границы запрещенных зон и изменяется их ширина. Обсуждаются механизмы брэгговского рассеяния и локального резонанса, а также различия между ними. На основе дисперсионного подхода сформулированы закономерности, позволяющие целенаправленно управлять спектральными характеристиками композитов. Практическая значимость результатов связана с проектированием звукоизолирующих панелей, виброзащитных покрытий, акустических фильтров, сенсоров и метаматериалов с заданными частотными свойствами.
Ключевые слова:
Библиографические ссылки
Kushwaha M. S., Halevi P., Dobrzynski L., Djafari-Rouhani B. Acoustic band structure of periodic elastic compo-sites // Physical Review Letters. 1993. Vol. 71. P. 2022–2025.
Sigalas M. M., Economou E. N. Elastic and acoustic wave band structure // Journal of Sound and Vibration. 1992. Vol. 158. No. 2. P. 377–382.
Liu Z., Zhang X., Mao Y. et al. Locally resonant sonic materials // Science. 2000. Vol. 289. No. 5485. P. 1734–1736.
Hussein M. I., Leamy M. J., Ruzzene M. Dynamics of phononic materials and structures: Historical origins, recent progress, and future outlook // Applied Mechanics Reviews. 2014. Vol. 66. 040802.
Deymier P. A. (Ed.). Acoustic Metamaterials and Pho-nonic Crystals. Berlin: Springer, 2013.
Laude V. Phononic Crystals: Artificial Crystals for Son-ic, Acoustic, and Elastic Waves. Berlin: De Gruyter, 2015.
Ma G., Sheng P. Acoustic metamaterials: From local resonances to broad horizons // Science Advances. 2016. Vol. 2. e1501595.
Cummer S. A., Christensen J., Alù A. Controlling sound with acoustic metamaterials // Nature Reviews Materials. 2016. Vol. 1. 16001.
Craster R. V., Guenneau S. (Eds.). Acoustic Metamate-rials: Negative Refraction, Imaging, Lensing and Cloaking. Dor-drecht: Springer, 2013.
Khelif A., Adibi A. (Eds.). Phononic Crystals: Funda-mentals and Applications. New York: Springer, 2016.
Torrent D., Sánchez-Dehesa J. Acoustic metamateri-als for new two-dimensional sonic devices // New Journal of Physics. 2007. Vol. 9. 323.
Milton G. W. The Theory of Composites. Cambridge: Cambridge University Press, 2002.
Christensen R. M. Mechanics of Composite Materials. Mineola: Dover Publications, 2005.
Ruzzene M., Scarpa F. Directional and band-gap be-havior of periodic auxetic lattices // Physica Status Solidi B. 2005. Vol. 242. P. 665–680.
Yang S., Page J. H., Liu Z. et al. Focusing of sound in a 3D phononic crystal // Physical Review Letters. 2004. Vol. 93. 024301.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Как цитировать
