1.本实用新型涉及一种具有多个全禁带的二维局域共振声子晶体结构，属于声子晶体技术领域。


背景技术：

2.目前，二维局域共振声子晶体的禁带多是针对沿结构周期方向传播的面内弹性波而言的。常见的基于局域共振声子晶体的梁、板类结构是将包覆软橡胶的金属柱嵌入基体板之中形成的周期结构，这类结构无法实现在目标频率范围内同时对三个方向的弹性波具有衰减作用，即这类结构不具备全禁带。
3.此外，常见的二维局域共振声子晶体结构多具有一个明显的禁带，只在单个禁带范围内有波的衰减作用，禁带频率范围存在过窄、单一的不足。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种具有多个全禁带的二维局域共振声子晶体结构，解决无全禁带、禁带单一、频率范围窄的问题。
5.本实用新型解决技术的方案是：
6.一种具有多个全禁带的二维局域共振声子晶体结构，包括基体和复合圆柱体，基体为薄板结构，复合圆柱体最内层为金属芯体，最外层为橡胶，橡胶和金属交替包覆在金属芯体外面形成多层复合圆柱体结构；
7.复合圆柱体内嵌于基体中，复合圆柱体按二维晶格排布方式周期排列在基体中，复合圆柱体的高度大于基体，且相对于基体所在平面上下对称，形成二维多个全禁带局域共振声子晶体结构。
8.进一步的，二维晶格在平面内周期排列。
9.进一步的，二维晶格的晶格形式为四边形或六边形。
10.进一步的，一层金属+一层橡胶构成一个全禁带。
11.进一步的，橡胶和金属交替包覆在金属芯体外面形成多层复合圆柱体结构，实现多个不同的局域共振模式，实现多个全禁带。
12.进一步的，复合圆柱体结构的橡胶层和金属层数量均至少为一层。
13.本实用新型与现有技术相比的有益效果是：
14.(1)本实用新型将金属圆柱芯体交替包覆橡胶和金属层形成复合圆柱体结构，按二维晶格将复合圆柱体周期排列在薄基体中，保持圆柱体高度高于基体并沿基体对称，形成具有多个全禁带局域共振声子晶体；
15.(2)本实用新型复合圆柱内部芯体为金属，最外层为橡胶，二维局域共振声子晶体具有多个全禁带，利用二维周期结构实现了全方向禁带，并通过多层设计增加了全禁带的数量，并提高了衰减效果良好的频率范围；
16.(3)本实用新型设计简单、可变性强、经济性好，其具有多个衰减效果良好的全禁
带频率范围，可以为工程中低频振动控制提供良好的衰减效果，运用范围较广。
附图说明
17.图1为本实用新型所述1个全禁带局域共振声子晶体单元结构；
18.图2为本实用新型所述1个全禁带局域共振声子晶体能带结构图；
19.图3为本实用新型所述1个全禁带5单元局域共振声子晶体梁结构图；
20.图4为本实用新型所述1个全禁带5单元局域共振声子晶体梁频率响应图；
21.图5为本实用新型所述2个全禁带局域共振声子晶体单元结构；
22.图6为本实用新型所述2个全禁带局域共振声子晶体能带结构图；
23.图7为本实用新型所述2个全禁带5单元局域共振声子晶体梁结构图；
24.图8为本实用新型所述2个全禁带5单元局域共振声子晶体梁频率响应图。
具体实施方式
25.下面结合实施例对本实用新型作进一步阐述。
26.一种具有多个全禁带的二维局域共振声子晶体结构，包括基体和复合圆柱体，基体为薄板结构，复合圆柱体最内层为金属芯体，最外层为橡胶，橡胶和金属交替包覆在金属芯体外面形成多层复合圆柱体结构；复合圆柱体内嵌于基体中，复合圆柱体按二维晶格排布方式周期排列在基体中，复合圆柱体的高度大于基体，且相对于基体所在平面上下对称，形成二维多个全禁带局域共振声子晶体结构。
27.二维晶格在平面内周期排列，二维晶格的晶格形式为四边形或六边形。
28.一层金属+一层橡胶构成一个全禁带，橡胶和金属交替包覆在金属芯体外面形成多层复合圆柱体结构，实现多个不同的局域共振模式，实现多个全禁带。复合圆柱体结构的橡胶层和金属层数量均至少为一层。
29.以二维周期结构同时实现了面内波和面外波的衰减，并且通过多个全禁带实现了多个衰减峰值，增强了波的衰减效果。
30.实施例一：
31.如图1所示，其为本实用新型实施例的1个全禁带局域共振声子晶体单元结构示意图。基体为薄板1，内嵌金属芯体2和单层橡胶3组成的圆柱体，圆柱体的高度大于基体，且在z方向上下对称。将图1中的单元结构周期重复可形成二维全禁带局域共振声子晶体，图2所示为二维局域共振声子晶体的能带结构图。如图2所示，虚线为xoy面内波的局域共振模式，点化线为z向面外波的局域共振模式，阴影部分为全禁带对应的频率范围，在全禁带频率范围内，面内和面外波能够同时衰减。
32.如图3所示，将图1中的单元周期排列形成5单元的梁结构，计算图3中梁结构的频率响应，图4给出了其频率响应图，从图中可以看出在全禁带频率范围内，面内波和面外波均发生了衰减。
33.在图1
‑
图4所示的实施例中，面内波的衰减幅度远小于面外波，可以通过几何参数的设计、增加单元数的方法来进一步增强波的衰减。此外，还可以将图1中的单元同时沿x和y方向排列形成板结构，此类周期板结构也可实现全方向波的衰减。
34.实施例二：
35.如图5所示，其为本实用新型实施例的2个全禁带局域共振声子晶体单元结构示意图。基体为薄板1，内嵌金属芯体2、橡胶层3、金属层4、橡胶层5 组成的多层复合圆柱体，圆柱体的高度大于基体，且在z方向上下对称。将图 5中的单元结构周期重复可形成二维双全禁带局域共振声子晶体，图6所示为二维局域共振声子晶体的能带结构图。
36.如图6所示，虚线为xoy面内波的局域共振模式，点化线为z向面外波的局域共振模式，阴影部分为全禁带对应的频率范围，由图中可知本实施例中声子晶体有两个全禁带，在2个全禁带频率范围内，面内和面外波能够同时衰减。
37.如图7所示，将图5中的单元周期排列形成5单元的梁结构，计算图7中梁结构的频率响应，图8给出了其频率响应图，从图中可以看出在两个全禁带频率范围内，面内波和面外波均发生了衰减。
38.在图5
‑
图8所示的实施例中，面内波的衰减幅度远小于面外波，可以通过几何参数的设计、增加单元数的方法来进一步增强波的衰减。此外，还可以将图5中的单元同时沿x和y方向排列形成板结构，此类周期板结构也可实现全方向波的衰减。
39.从实施例一和实施例二可以看出，增加圆柱体结构的层数可以实现多个不同的局域共振模式，从而实现多个全禁带。
40.本实用新型二维多个全禁带局域共振声子晶体：设计简单，可变形强。与一般的二维局域共振声子晶体相比实现了多个全禁带，以二维周期结构同时实现了面内波和面外波的衰减，并且通过多个全禁带的设计实现了多个衰减峰值，增强了波的衰减效果。
41.本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。