摘要：采用有限元方法研究了一种三角晶格的弯曲主导型热膨胀点阵超材料的带隙特性,利用非支配排序遗传算法针对该材料进行了带隙和热膨胀性能的多目标优化设计,并考虑了热膨胀系数和最大相对带隙两个优化目标。结果表明,无论是特定的正、负以及零热膨胀结构,都具有较好的带隙特性;所有算例都给出了帕累托最优解集,可以平衡不同的竞争目标。这为实现超材料的多功能设计提供了理论依据,特别是在航空航天领域中存在的温差和振动等严苛条件下对材料特定膨胀性质和带隙特性需求的双目标共赢提供了可能。

摘要：声学超表面是基于广义斯涅尔定律,通过控制波前相位从而进行声波调控的新型人工结构,是声学超材料的重要分支,其新颖的调控机制和灵活的结构设计已经展现出广阔的应用前景。阐述了声学超表面的设计原理与相关研究进展,并对声学超表面有待解决的问题和发展趋势进行了探讨,对于波控结构的设计与制备实现具有指导意义。

摘要：弹性波/声波超材料必将在各领域中产生巨大的应用潜力.论文研究了同时具有负有效模量和负有效密度的一维多相弹性波超材料,利用传递矩阵法和等效层的概念,得到了具备双负特性的周期性多相材料微结构.考虑粘性阻尼时,其有效常数表现为复数,且弹性波在双负频段表现为左手通带.该结果可为一维弹性波/声波超材料的设计提供一定的理论依据.

摘要：带隙特性是声子晶体材料和结构的一个重要特征,在材料的隔振、隔声和滤波等领域具有潜在的应用价值。控制和调整周期性微结构内的材料布局及属性,可以设计出所需特殊带隙要求的声子晶体。本文通过遗传算法和拓扑优化技术研究了一维三相声子晶体的优化设计,并给出了两个算例研究。结果表明,三相材料能够得到更好的隔振效果,对比两相材料,三相声子晶体能够大幅降低禁带频率,并得到高达99.21%的禁带。可见,利用进化算法进行多相声子晶体的拓扑优化设计是可行的。

摘要：声学超表面是通过合理的设计规则以获得控制声波传播的新型人工结构,为声波的调控和处理提供了新的途径。阐述了声学超表面的相位调制机理,重点论述了包括空间卷绕型、Helmholtz谐振型、薄膜结构型以及其他类型超表面的不同概念和设计原理,并讨论了它们在异常反射/折射、聚焦、自弯曲等方面的相关研究及应用进展。最后,分别从超表面的可调谐性、可设计性和水下调控等方面讨论了声学超表面的发展方向和应用前景。

摘要：声子晶体的带隙特性可以通过调整其周期性的微结构来控制,具有很强的可设计性,因此在材料的隔振、隔声和滤波等领域具有潜在的应用价值。合理的控制材料的布局和比例,有望得到具有特殊带隙性质的复合材料。通过遗传算法和拓扑优化技术研究了二维三相声子晶体的优化设计,并给出了三个算例研究。结果表明:三相材料能够得到更好的隔振效果;对比两相材料,三相声子晶体能够进一步降低禁带频率,并得到更大的相对带宽。可见,利用进化算法进行多相声子晶体的拓扑优化设计是可行的。

摘要：当前科技的发展对材料的多功能性提出了更高的要求。本文利用有限元法针对一种具有三角晶格的弯曲主导型热膨胀点阵超材料(JTCLM)进行了带隙研究,并讨论了几何参数对JTCLM单胞带隙的影响。结果表明,当JTCLM单胞存在弯曲曲率时将会产生带隙,且材料的几何参数对JTCLM点阵复合材料的带隙具有显著的影响。结果为实现热膨胀/带隙双目标的超材料设计提供了理论基础。通过合理的选材和形状设计,有望实现特定膨胀性质和带隙设计的双目标共赢,使材料具有更好的可调谐性和多功能性。

摘要：提出一种简化的任意形状声学黑洞设计方法。利用比例映射变换,可以消除传统声学变换方法所导致的材料参数的高度各向异性,降低声学黑洞吸收体的制作成本。数值结果表明,该模型可以实现复杂形状下声波的显著吸收,证明了任意形状声学黑洞的有效性。该工作将对声学能量吸收和噪声控制提供一定的理论依据。

摘要：基于有限元方法,对一种新型的二维含非凸型孔声子晶体的带隙特性进行研究,并讨论了结构几何参数对带隙性质的影响。结果表明,结构几何参数对系统的带隙特性具有显著的影响,而合理确定几何参数可使该新型声子晶体在低频范围内打开相对较宽的完全带隙。这为声子晶体的带隙设计提供了一定的理论依据。

摘要：当前科技的发展对材料的多功能性提出了更高的要求。基于有限元方法和布洛赫理论,针对基于拉伸主导型的热膨胀点阵超材料进行了带隙特征研究,分析了弹性波在周期性点阵超材料中传播的色散性能,并讨论了不同的构型和材料参数对其带隙的影响。结果表明,该热膨胀构型在满足热膨胀系数可调控功能以及一定刚度要求的同时,也存在一定的带隙特性。通过合理的选材和形状设计,有望实现特定膨胀性质和带隙设计的双目标共赢,使复合材料具有更好的可调谐性和多功能性。