本文關(guān)鍵詞：一種五零能模式材料的聲學(xué)特性及單胞結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超材料是新興材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,在國(guó)防技術(shù)、航天航空、新能源技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。五零能模式材料作為一種新型的人工超材料,其彈性模量矩陣的特征值有五個(gè)為零或者極小,使得該材料的體積模量遠(yuǎn)大于剪切模量,彈性性能類似于流體。五零能模式材料在控制波傳播如制作聲隱身斗篷、聲透鏡等方面具有巨大的潛力,因此受到科研人員的廣泛關(guān)注。五零能模式材料的聲學(xué)特性研究是該材料研究?jī)?nèi)容的重要組成部分,目前有許多成熟的方法可用于研究周期性結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性,包括平面波展開(kāi)法、多重散射法、有限元法等。本文主要采用有限元法計(jì)算五零能模式材料的聲學(xué)特性。本文首先詳細(xì)介紹了準(zhǔn)靜態(tài)分析的均勻化方法以及動(dòng)態(tài)分析的頻散特性方法,并分別利用這兩種方法研究了五零能模式材料的聲學(xué)特性。其次,通過(guò)大量的數(shù)值算例分析總結(jié)了單胞結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)這種五零能模式材料波速的影響規(guī)律。然后為了設(shè)計(jì)各向異性五零能模式材料,本文給出了單胞結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整的三種方案,根據(jù)不同方案的參數(shù)調(diào)整對(duì)材料正交方向膨脹波速比的影響,探討了不同調(diào)整方案獲得材料各向異性聲學(xué)特性的能力。結(jié)果表明調(diào)整單胞結(jié)構(gòu)內(nèi)部立方體構(gòu)型形狀比的方法效果最好,不僅正交方向膨脹波速比調(diào)節(jié)范圍寬,而且在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)波速比與形狀比成正比。最后,對(duì)比了兩種材料參數(shù)在同一結(jié)構(gòu)參數(shù)下的單胞的波速和波速比,結(jié)果表明材料參數(shù)的變化只影響五零能模式材料的波速,并不影響該材料的波速比及單胞調(diào)整方式對(duì)五零能模式材料各項(xiàng)異性的調(diào)節(jié)能力。
【關(guān)鍵詞】：超材料 五零能模式材料 有限元法 聲學(xué)特性 結(jié)構(gòu)參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB303
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9
• 1.2 超材料研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 電磁超材料10
• 1.2.2 聲學(xué)超材料10
• 1.2.3 彈性力學(xué)超材料10-11
• 1.2.4 熱學(xué)超材料11
• 1.3 五零能模式材料的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容13-15
• 2 周期結(jié)構(gòu)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算方法15-21
• 2.1 漸進(jìn)均勻化方法15-17
• 2.2 周期性邊界條件17-18
• 2.3 漸進(jìn)均勻化的實(shí)現(xiàn)18-19
• 2.4 數(shù)值算例19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 3 周期結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性計(jì)算方法21-32
• 3.1 頻散關(guān)系的計(jì)算方法21-22
• 3.2 相關(guān)基礎(chǔ)理論及有限元法22-27
• 3.2.1 晶格理論22-24
• 3.2.2 Floquent-Bloch理論24-25
• 3.2.3 有限元法25-27
• 3.3 基于COMSOL Multiphysics的有限元法的實(shí)現(xiàn)27-31
• 3.3.1 COMSOL Multiphysics簡(jiǎn)介27-28
• 3.3.2 COMSOL Multiphysics分析流程28-29
• 3.3.3 數(shù)值算例29-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 4 正交各向同性單胞結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)五零能模式材料波速的影響32-44
• 4.1 零能模式單胞模型及其結(jié)構(gòu)參數(shù)32
• 4.2 五零能模式實(shí)體單胞波速計(jì)算32-36
• 4.2.1 周期性邊界條件33-34
• 4.2.2 計(jì)算結(jié)果34-36
• 4.3 單胞結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)波速的影響36-43
• 4.3.1 桿圓臺(tái)尺寸對(duì)波速的影響36
• 4.3.2 內(nèi)部和邊界桿圓臺(tái)尺寸對(duì)波速的影響36-38
• 4.3.3 圓臺(tái)長(zhǎng)度h_1對(duì)波速的影響38-40
• 4.3.4 單胞內(nèi)立方體邊長(zhǎng)對(duì)波速的影響40-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 各向異性單胞的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)五零能模式材料波速的影響44-52
• 5.1 桿的圓臺(tái)尺寸不同對(duì)波速的影響44-46
• 5.1.1 圓臺(tái)大端直徑D_z對(duì)波速的影響45-46
• 5.1.2 圓臺(tái)小端直徑d_z對(duì)波速的影響46
• 5.2 單胞形狀比R對(duì)波速的影響46-50
• 5.3 單胞內(nèi)立方體形心位置對(duì)波速的影響50-51
• 5.3.1 位置參數(shù)p_z對(duì)波速的影響50
• 5.3.2 位置參數(shù)p_(xyz)對(duì)波速的影響50-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 6 材料參數(shù)對(duì)五零能模式材料波速的影響52-55
• 6.1 圓臺(tái)尺寸對(duì)各向同性五零能模式材料波速的影響52-53
• 6.2 形狀比對(duì)各向異性五零能模式材料波速的影響53-54
• 6.3 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 附錄A 漸進(jìn)均勻化在ANSYS上的實(shí)現(xiàn)60-62
• 附錄B 有限單元法在COMSOL Multiphysics上的實(shí)現(xiàn)62-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

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4 徐冰;五種五零能模式材料單胞構(gòu)型及其性能分析[D];大連理工大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：471611