發(fā)布時(shí)間：2023-10-21 16:02

　　近十年來,通過類比電磁超材料,人們已設(shè)計(jì)出許多不同類型的聲學(xué)超材料(Acoustic metamaterials,AMMS)和彈性波超材料(Elastic wave metamaterials,EMMs)。特別地,負(fù)等效參數(shù)的研究一直吸引著大量學(xué)者的關(guān)注,其中包括:負(fù)的等效質(zhì)量密度、負(fù)的等效體積模量、負(fù)的等效剪切模量和負(fù)的等效折射率等。得益于這些負(fù)等效參數(shù),聲學(xué)超材料和彈性波超材料已被證實(shí)可實(shí)現(xiàn)反常的物理現(xiàn)象,以及存在諸多突破自然材料性能的潛在應(yīng)用,如:負(fù)折射和亞波長成像等等。與聲學(xué)超材料相比,彈性波超材料具備更多的本征參數(shù),為實(shí)現(xiàn)更豐富的等效參數(shù)組合提供了更多的可能。故而,這種豐富的可能性結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化可能會構(gòu)造出全新的超材料,突破人工和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的局限。本文首先在雙負(fù)彈性波超材料拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了盡可能簡單的單元幾何構(gòu)型,使其在保留負(fù)折射特性的前提下便于實(shí)驗(yàn)加工。然后進(jìn)行參數(shù)分析,給出優(yōu)化結(jié)構(gòu),并且數(shù)值驗(yàn)證了超材料的負(fù)折射現(xiàn)象和亞波長成像。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其負(fù)折射特性。主要內(nèi)容和結(jié)果包括:1.根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算的結(jié)果,提出了一個(gè)初步的簡化結(jié)構(gòu),利用有限元COMSOL軟件計(jì)算了...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 超材料的概念
        1.2.1 聲波超材料
        1.2.2 彈性波超材料
    1.3 雙負(fù)彈性波超材料的特性
        1.3.1 雙負(fù)彈性波超材料的負(fù)折射
        1.3.2 雙負(fù)彈性波超材料的成像
    1.4 本文的研究目的和研究內(nèi)容
        1.4.1 本文的研究目的
        1.4.2 本文的研究內(nèi)容
2 基于COMSOL有限元軟件的彈性波超材料計(jì)算方法
    2.1 引言
    2.2 彈性波和聲波的基本方程
    2.3 彈性波超材料的數(shù)值計(jì)算
        2.3.1 能帶結(jié)構(gòu)的計(jì)算
        2.3.2 等頻率曲線的計(jì)算
        2.3.3 傳輸譜的計(jì)算
        2.3.4 等效參數(shù)的計(jì)算
    2.4 本章小結(jié)
3 雙負(fù)彈性波超材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)及成像特性研究
    3.1 引言
    3.2 雙負(fù)彈性波超材料的優(yōu)化
        3.2.1 幾何參數(shù)對能帶結(jié)構(gòu)、等頻率曲線以及等效參數(shù)的影響
        3.2.2 模型的本征模態(tài)分析
    3.3 彈性超材料的成像及其分辨率分析
        3.3.1 超材料寬度對像點(diǎn)分辨率的影響
        3.3.2 不同點(diǎn)源位置對像點(diǎn)分辨率的影響
        3.3.3 點(diǎn)源頻率對像點(diǎn)分辨率的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 雙負(fù)彈性波超材料負(fù)折射的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 二維體波的負(fù)折射
        4.2.1 不同位置尺寸下縱波的負(fù)折射
        4.2.2 不同頻率下縱波的負(fù)折射
    4.3 板中的彈性波負(fù)折射
    4.4 雙負(fù)彈性波超材料負(fù)折射的實(shí)驗(yàn)研究
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)試件制備
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)平臺、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)
        4.4.3 彈性波超材料板負(fù)折射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 進(jìn)一步的工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3856162