聲自準(zhǔn)直及雙負(fù)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(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

2、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

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(shí)現(xiàn)了負(fù)的體模量響應(yīng)。通過復(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