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一种超材料梁对机械波振动吸收的模拟研究

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林国昌, 孙宏伟, 谭惠丰, 杜星文. 2011: 一种超材料梁对机械波振动吸收的模拟研究, 物理学报, 60(3): 354-360.
引用本文: 林国昌, 孙宏伟, 谭惠丰, 杜星文. 2011: 一种超材料梁对机械波振动吸收的模拟研究, 物理学报, 60(3): 354-360.
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Lin Guo-Chang, Sun Hong-Wei, Tan Hui-Feng, Du Xing-Wen. 2011: Simulation of a metamaterial beam for mechanical wave absorption, Acta Physica Sinica, 60(3): 354-360.
Citation: Lin Guo-Chang, Sun Hong-Wei, Tan Hui-Feng, Du Xing-Wen. 2011: Simulation of a metamaterial beam for mechanical wave absorption, Acta Physica Sinica, 60(3): 354-360.
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一种超材料梁对机械波振动吸收的模拟研究

  • 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所,哈尔滨,150001

Simulation of a metamaterial beam for mechanical wave absorption

  • 摘要: 本文设计了一种能够对机械波进行吸收的超材料梁,超材料梁由若干质量-弹簧微结构系统和一根各向同性梁构成.通过对两种不同结构的质量-弹簧系统的分析,从理论上解释了"负有效质量"和"负有效刚度".根据Hamilton原理,导出了超材料梁的代表性胞元的控制方程.通过数值模拟分析了两种不同结构的有限超材料梁对机械波的吸收性能,一种是弹性系数线性变化的质量-弹簧系统在有限梁内均匀分布,另一种是由固有频率线性变化的弹簧-阻尼器子系统构成四个相同吸收器子群在有限梁内均匀分布.模拟结果表明,进入梁中的机械波与质量一弹簧振子构成的吸收器系统发生了共振,对机械波起到了理想的吸收,从而验证了本文提出的超材料梁对机械波吸收的有效性.
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出版历程
  • 刊出日期:  2011-03-30

一种超材料梁对机械波振动吸收的模拟研究

  • 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所,哈尔滨,150001

摘要: 本文设计了一种能够对机械波进行吸收的超材料梁,超材料梁由若干质量-弹簧微结构系统和一根各向同性梁构成.通过对两种不同结构的质量-弹簧系统的分析,从理论上解释了"负有效质量"和"负有效刚度".根据Hamilton原理,导出了超材料梁的代表性胞元的控制方程.通过数值模拟分析了两种不同结构的有限超材料梁对机械波的吸收性能,一种是弹性系数线性变化的质量-弹簧系统在有限梁内均匀分布,另一种是由固有频率线性变化的弹簧-阻尼器子系统构成四个相同吸收器子群在有限梁内均匀分布.模拟结果表明,进入梁中的机械波与质量一弹簧振子构成的吸收器系统发生了共振,对机械波起到了理想的吸收,从而验证了本文提出的超材料梁对机械波吸收的有效性.

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