本文關(guān)鍵詞：聲自準(zhǔn)直及雙負(fù)聲人工結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：過(guò)去幾十年,人工周期性復(fù)合結(jié)構(gòu)——聲子晶體(Sonic Crystal)由于其對(duì)聲波/彈性波的特殊操控,逐漸引起了大家的興趣,利用聲子晶體人們?cè)O(shè)計(jì)出了各種聲波功能器件。隨著聲子晶體研究的不斷深入,具有亞波長(zhǎng)尺度的雙負(fù)聲超常材料因彈性波在其中傳播時(shí)的特殊性質(zhì),也逐漸地成為研究熱點(diǎn)。本文采用有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,設(shè)計(jì)了一種聲自準(zhǔn)直分束器和兩種聲超常結(jié)構(gòu)。本文的具體工作有以下幾個(gè)方面:首先,在第二章中,基于二維六方排列聲子晶體的高對(duì)稱性,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聲自準(zhǔn)直束的多角度(60°和120°)轉(zhuǎn)彎。通過(guò)引入線缺陷,實(shí)現(xiàn)了自準(zhǔn)直束60°和120°彎曲及分束。研究了60°彎曲聲束和透射聲束的能量分配同缺陷距離的關(guān)系,結(jié)果表明通過(guò)調(diào)節(jié)缺陷距離,可實(shí)現(xiàn)對(duì)彎曲聲束和透射聲束能量分配的調(diào)節(jié)。該結(jié)構(gòu)為自準(zhǔn)直束更多角度的彎曲分束和多功能聲學(xué)材料的設(shè)計(jì)提供了一定的借鑒。隨后在第三章中,通過(guò)在環(huán)氧樹脂軟板中周期性引入鋼柱,利用這種結(jié)構(gòu)的表面模集體共振激發(fā),實(shí)現(xiàn)了負(fù)的有效質(zhì)量密度響應(yīng)。通過(guò)在空心鋼柱周期性切縫構(gòu)造亥姆赫茲共振腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了負(fù)的體模量響應(yīng)。通過(guò)復(fù)合以上兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量密度和體模量同時(shí)為負(fù)的雙負(fù)聲超常材料。同現(xiàn)有的基于三維共振單元的雙負(fù)材料相比,這種基于二維共振單元的雙負(fù)超常材料結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,從而易于制備。最后在第四章中,設(shè)計(jì)了一個(gè)二維的三組元共振結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)反常切模量。利用有限元法,分析了它的本征模式,通過(guò)該模型本征位移場(chǎng),詳細(xì)研究了該結(jié)構(gòu)負(fù)切模量的形成與模型中各散射體相對(duì)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)該負(fù)切模量是由散射體和基體間相互作用造成的相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致。隨后通過(guò)調(diào)節(jié)模型的幾何參數(shù),我們發(fā)現(xiàn)能帶圖中形成了一類似狄拉克椎的色散曲線。并通過(guò)本征位移場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。通過(guò)對(duì)該模型的研究我們可以得到聲波在固體中的一些有趣傳播特性。
【關(guān)鍵詞】：自準(zhǔn)直 負(fù)質(zhì)量密度 負(fù)體模量 負(fù)切模量 超常材料
【學(xué)位授予單位】：吉首大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O735
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 引言12-13
• 1.2 聲子晶體及自準(zhǔn)直概述13-15
• 1.2.1 聲子晶體的概念13
• 1.2.2 聲子晶體研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 聲自準(zhǔn)直發(fā)展歷史及現(xiàn)狀14-15
• 1.3 人工超常材料15-16
• 1.3.1 人工超常材料的概念15
• 1.3.2 超常材料發(fā)展簡(jiǎn)史及現(xiàn)狀15-16
• 1.4 有限元法簡(jiǎn)介16
• 1.5 本論文研究?jī)?nèi)容和意義16-18
• 第2章 高對(duì)稱型聲子晶體自準(zhǔn)直束的彎曲及分束18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 自準(zhǔn)直束多角度彎曲設(shè)計(jì)18-24
• 2.2.1 自準(zhǔn)直束的 60°和 120°彎曲18-22
• 2.2.2 點(diǎn)源的 60°和 120°彎曲亞波長(zhǎng)成像22-24
• 2.3 自準(zhǔn)直的分束24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 基于固體薄板與空心圓柱的雙負(fù)聲超常材料27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 負(fù)質(zhì)量密度的設(shè)計(jì)27-30
• 3.2.1 負(fù)質(zhì)量密度響應(yīng)原理27-29
• 3.2.2 負(fù)質(zhì)量密度共振頻率的調(diào)節(jié)29-30
• 3.3 負(fù)體模量設(shè)計(jì)30-32
• 3.4 雙負(fù)模型32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 二維三組元基聲子晶體負(fù)切模量研究34-39
• 4.1 引言34
• 4.2 模型設(shè)計(jì)34-37
• 4.2.1 模型帶結(jié)構(gòu)及本征場(chǎng)34-36
• 4.2.2 雙負(fù)能帶調(diào)節(jié)36-37
• 4.3 類狄拉克點(diǎn)研究37-38
• 4.4 本章小結(jié)38-39
• 第5章 總結(jié)39-41
• 附表 141-42
• 致謝42-43
• 參考文獻(xiàn)43-51
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果51

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本文編號(hào)：592965