聲自準直及雙負聲人工結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、過去幾十年，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，利用聲子晶體人們設(shè)計出了各種聲波功能器件。隨著聲子晶體研究的不斷深入，具有亞波長尺度的雙負聲超常材料因彈性波在其中傳播時的特殊性質(zhì)，也逐漸地成為研究熱點。本文采用有限元軟件進行數(shù)值模擬，設(shè)計了一種聲自準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方面：
　　首先，在第二章中，基于二維六方排列聲子晶體的

2、高對稱性，設(shè)計實現(xiàn)了聲自準直束的多角度（60°和120°）轉(zhuǎn)彎。通過引入線缺陷，實現(xiàn)了自準直束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)果表明通過調(diào)節(jié)缺陷距離，可實現(xiàn)對彎曲聲束和透射聲束能量分配的調(diào)節(jié)。該結(jié)構(gòu)為自準直束更多角度的彎曲分束和多功能聲學材料的設(shè)計提供了一定的借鑒。
　　隨后在第三章中，通過在環(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)，實現(xiàn)了負的有效質(zhì)量密

3、度響應(yīng)。通過在空心鋼柱周期性切縫構(gòu)造亥姆赫茲共振腔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了負的體模量響應(yīng)。通過復(fù)合以上兩種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了質(zhì)量密度和體模量同時為負的雙負聲超常材料。同現(xiàn)有的基于三維共振單元的雙負材料相比，這種基于二維共振單元的雙負超常材料結(jié)構(gòu)更簡單，從而易于制備。
　　最后在第四章中，設(shè)計了一個二維的三組元共振結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)反常切模量。利用有限元法，分析了它的本征模式，通過該模型本征位移場，詳細研究了該結(jié)構(gòu)負切模量的形成與模型中各散射體相對運動之間的關(guān)系