《彈性波超材料力學模型及功能設計》是依託北京理工大學，由劉曉寧擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：彈性波超材料力學模型及功能設計
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：劉曉寧
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
該課題主要針對彈性波超材料這樣一種特殊複合材料，以動態細觀力學為主要研究手段，系統研究其在性能表征、材料設計及功能結構設計中的一些理論問題。主要包括：研究利用高階連續介質理論描述彈性波超材料的方法，以及對非局部效應的考慮；研究高階連續理論與Willis-Milton方程的聯繫；發展一種彈性波超材料有效動態性質預測方法；研究彈性波超材料的微觀機理並設計一種一維彈性波左手材料；分別針對經典彈性方程和Willis-Milton方程研究坐標變換方法在彈性波超材料功能結構設計中的套用。通過該課題的研究將對超材料的套用和細觀力學理論的發展起到促進作用。
結題摘要
課題主要針對彈性波超材料這樣一類特殊複合材料，系統研究其性能表征、材料設計及功能結構設計中的一些理論問題，並進行必要的實驗驗證。課題所取得的主要成果有：（1）設計了一種基於手性點陣結構的彈性波超材料，分析了其有效性質、聲子特性、低頻禁帶的產生機制及其在隔波隔振方面的套用，並進行了實驗驗證；（2）研究了各向異性等效密度超材料並給出了一種能夠進行製備的設計，分析了幾何參數對各向異性等效性質的影響，以及該超材料板中Lamb波的傳播規律，通過實驗驗證了其色散規律和有效性質的理論結果；（3）發展了適用於彈性波超材料的基於多位移高階連續理論的均質化方法，並套用於各向異性密度及手性彈性波超材料；（4）提出了利用手性結構實現超材料的夾雜平動－旋轉耦合諧振新機制，用以設計具有雙負性質的二維彈性波左手材料，並給出了完全由固體材料構成的易於製備的設計；（5）針對二維各向同性手性彈性介質，首次給出了其正確的微極理論本構形式，解決了現有三維理論的退化形式不能刻畫二維手性性質的問題，並將該理論套用於手性點陣結構，發現了在靜載和波動情形下的一些新現象；（6）基於彈性波射線理論研究了坐標變換方法在控制高頻彈性波方面的套用，並闡明了與基於內維爾方程的彈性波變換方法的聯繫。
