【摘 要】
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声波超材料作为一种亚波长尺度的声人工结构,可带来许多新奇的物理效应,在隔声、隐身、医学超声成像以及新型声波器件等方面具有重大应用前景。为突破人工或经验设计的局限,
【机 构】
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北京科技大学应用力学系; 北京交通大学工程力学系; 香港理工大学机械工程系; 德国锡根大学土木工程系;
【基金项目】
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中国博士后科学基金(2017M620607);国家自然科学基金项目(11532001,11802012)
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声波超材料作为一种亚波长尺度的声人工结构,可带来许多新奇的物理效应,在隔声、隐身、医学超声成像以及新型声波器件等方面具有重大应用前景。为突破人工或经验设计的局限,本论文针对声学孔腔结构,系统地探究双负声波超材料微结构的拓扑优化设计,获得了具有四方对称、手性与正交对称的一系列宽频双负微结构,并通过数值模拟及实验测量验证了其优化的反常波动特性。特别地,优化的微结构揭示出两类典型的拓扑构型,即:多共振腔和空间弯曲结构;其宽频双负机制分别为LC共振和Mie共振。本论文构建的双负声波超材料的统一拓扑优化设计框架适用于具有负等效参数的声波超材料体系,优化的孔腔结构可为医学超声成像提供重要的结构基础。
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