薄膜聲學(xué)超材料板的力學(xué)特性研究.pdf

1、超材料是近年來國際學(xué)術(shù)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)，其發(fā)展歷史僅有十幾年。超材料是一種具有自然界中常規(guī)材料所不具備的物理性質(zhì)的人工合成的復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。目前已經(jīng)研制出的超材料主要分為兩大類：聲學(xué)超材料和電磁超材料。聲學(xué)超材料具有負(fù)的質(zhì)量密度和彈性模量。近些年來，大部分研究人員對于聲學(xué)超材料的研究都側(cè)重于一維桿狀結(jié)構(gòu)，而實(shí)際上應(yīng)用更廣的是二維或三維結(jié)構(gòu)。
　　本文針對橡膠薄膜質(zhì)量塊型聲學(xué)超材料板的力學(xué)特性開展了研究，并重點(diǎn)針對理論分析和數(shù)值

2、模擬等方面進(jìn)行研究。
　　為了研究薄膜型聲學(xué)超材料的質(zhì)量密度和體積模量，有必要對橡膠材料的粘彈性進(jìn)行更好地研究。利用不同本構(gòu)模型研究了橡膠薄膜材料的松弛行為，結(jié)果表明分?jǐn)?shù)階本構(gòu)模型更適于描述橡膠薄膜材料性能。最后選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，計(jì)算出了粘彈性材料的兩個(gè)重要參數(shù)：彈性模量E和松弛時(shí)間τ。
　　建立了聲學(xué)超材料平板有限元分析模型，結(jié)合子結(jié)構(gòu)胞元振動(dòng)模態(tài)分析，討論了二維聲學(xué)超材料平板的選擇性濾波原理。由于聲學(xué)超材料板的選擇吸收性，

3、所以只需要對其振動(dòng)形態(tài)進(jìn)行分析就可以直觀地得到聲學(xué)超材料平板結(jié)構(gòu)的工作頻率，同時(shí)得到二維聲學(xué)超材料平板的光學(xué)振動(dòng)的發(fā)生頻率。該研究工作為選擇性濾波材料設(shè)計(jì)提供參考。
　　建立了具有阻尼器的集中質(zhì)量塊和理想彈簧為子結(jié)構(gòu)胞元的一維聲學(xué)超材料模型，利用等效的線性粘彈性本構(gòu)模型證明了一維系統(tǒng)具有負(fù)有效質(zhì)量特征，同時(shí)討論了分?jǐn)?shù)階本構(gòu)模型的階數(shù)與“負(fù)有效質(zhì)量”的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)只有在滿足一定的條件，有效質(zhì)量才為負(fù)值。并且基于振動(dòng)吸收器原理通過頻響函