摘要：为了解决基于表面波理论的地震超材料带隙窄的问题,设计了一种基于十字分形柱的低频宽带隙地震超材料,并通过数值模拟计算其频散曲线,发现三阶十字分形地震超材料的相对带宽高达60%.对不同阶数十字分形地震超材料的频散曲线进行比较研究,以阐明分形地震超材料带隙扩展的机理.通过材料参数分析,研究不同材料参数对带隙宽度及位置的影响.为验证所设计的地震超材料对实际地震波的屏蔽效果,进行频域和时域分析.通过对El Centro地震波和Taft地震波的瞬态动力学分析发现,三阶十字分形地震超材料可以将2种地震表面波位于带隙频率范围内的加速度幅值降低50%以上,具有良好的隔震性能.

摘要：基于声子晶体理论的地震超材料具有周期性结构,其带隙特性可以控制和衰减地震波。为进一步推动地震超材料的应用,研究了由橡胶和铅块周期性排列组成的地震超材料中兰姆波的传播,以评估其用于地震波衰减的可行性。通过数值模拟,研究了地震超材料的带隙特性、振动模态和对实际地震波的衰减效果。研究发现,所设计的地震超材料具有位于3.54~10.40 Hz范围内的带隙,相对带隙宽度高达98.4%。通过位移场分析,解释了所设计结构带隙为局域共振型,并且对EL centro地震波有良好衰减效果。本文提出的地震超材料不仅由常见材料组成,且尺寸较小,易于实现,进一步推动了地震超材料的工程应用。

摘要："超材料"由于具备天然材料无法达到的超常力学性能而备受关注。超材料的性能主要取决于人工设计的微观结构,因此可以超越构成材料的本征性质,使材料进入"人工设计"时代。经过精密设计的声子晶体可以产生与地震频率相对应的带隙,这种声子晶体为"地震超材料"。综述了地震超材料的基本单元声子晶体的类型,地震超材料的带隙特性及隔震原理。总结了国内外地震超材料的研究现状,分析带隙特性使其在隔震减震方面具有广阔应用前景。结合地震超材料在目前应用中的存在问题,对未来地震超材料在抗震减灾中的应用进行了展望。