目錄
叢書序
前言
第1章 聲波/彈性超材料概述 1
1.1 超材料的起源與定義 1
1.2 聲波/彈性超材料研究現(xiàn)狀 6
1.2.1 聲波超材料 6
1.2.2 彈性超材料 7
1.2.3 模式超材料 10
1.2.4 彈性拓撲絕緣體 12
1.2.5 超材料設計的動態(tài)均勻化方法 15
1.3 聲波/彈性超材料的應用 17
1.3.1 變換方法 17
1.3.2 其他應用 19
參考文獻 20
第2章 波動力學概念與動態(tài)等效 30
2.1 無限大體內(nèi)的平面波 30
2.1.1 彈性介質(zhì)中的波 30
2.1.2 能量與群速度 32
2.1.3 聲學介質(zhì)中的波 34
2.1.4 平面波界面?zhèn)鬏?36
2.2 周期介質(zhì)中的波 43
2.2.1 周期介質(zhì)與倒格空間 43
2.2.2 弗洛凱-布洛赫變換與布洛赫波 45
2.2.3 帶結構計算方法 47
2.3 介質(zhì)的動態(tài)等效 53
2.3.1 傳輸反演方法 53
2.3.2 等效介質(zhì)理論 54
2.3.3 邊界積分等效方法 56
2.3.4 準靜態(tài)性質(zhì) 57
參考文獻 58
第3章 局域諧振型彈性超材料 59
3.1 離散彈簧-質(zhì)量模型 59
3.1.1 等效質(zhì)量 59
3.1.2 等效剛度或模量 65
3.1.3 雙負介質(zhì) 68
3.1.4 能量分析 69
3.2 連續(xù)介質(zhì)模型 72
3.2.1 等效負質(zhì)量 72
3.2.2 等效負剛度或模量 82
3.2.3 雙負彈性超材料 92
3.3 超材料在低頻減振降噪中的應用 93
3.3.1 德魯?shù)履Ｐ透袈暡牧?94
3.3.2 長波條件下的波隱身設計 95
參考文獻 97
第4章 手性彈性超材料 99
4.1 三維手性彈性介質(zhì) 100
4.1.1 手性微極理論 100
4.1.2 各向同性手性材料 102
4.1.3 立方對稱手性點陣材料 104
4.2 二維手性彈性材料 106
4.2.1 微極本構方程及均勻化 106
4.2.2 二維手性材料波動性質(zhì) 114
4.3 局域共振手性超材料 117
4.3.1 材料設計與帶結構分析 118
4.3.2 實驗結果 124
4.4 手性雙負彈性超材料 126
4.4.1 一維離散模型 126
4.4.2 二維連續(xù)模型 129
4.4.3 基于單相材料的設計與驗證 132
參考文獻 139
第5章 零能模式超材料 142
5.1 零能模式超材料與特性 142
5.1.1 零能模式超材料概念 142
5.1.2 五模材料波動特性與界面?zhèn)鬏?144
5.1.3 一般零能模式超材料等頻面形貌 146
5.2 理想桿系零能模式超材料 151
5.2.1 等效彈性張量 152
5.2.2 五模材料及其簡單疊加 157
5.2.3 桿系點陣材料參數(shù)優(yōu)化設計 161
5.2.4 桿系點陣拓撲優(yōu)化設計 168
5.3 模式材料設計與應用 173
5.3.1 適用水聲調(diào)控的五模材料 173
5.3.2 三維模式材料波動控制 180
參考文獻 184
第6章 Willis介質(zhì)與主動超材料 186
6.1 Willis介質(zhì) 186
6.1.1 Willis介質(zhì)及波動方程 186
6.1.2 聲學Willis介質(zhì)的特性 188
6.1.3 Willis介質(zhì)均勻化 191
6.1.4 聲學Willis介質(zhì)的界面波 199
6.2 壓電主動超材料 204
6.2.1 壓電材料 204
6.2.2 諧振分流主動超材料 209
6.2.3 負電容分流主動超材料 213
6.3 時變超材料 216
6.3.1 時變介質(zhì)簡介 216
6.3.2 時變超材料的設計 217
6.3.3 周期時空調(diào)制超材料的非互易波動特性 220
6.3.4 時變周期系統(tǒng)的拓撲波動特性 224
參考文獻 226
第7章 力學拓撲超材料 230
7.1 能帶拓撲性質(zhì)及分析方法 230
7.1.1 一維彈簧-質(zhì)量模型 230
7.1.2 二維彈簧-質(zhì)量模型 234
7.1.3 k·p微擾方法 237
7.1.4 拓撲絕緣體分類 239
7.2 彈性波谷霍爾絕緣體 240
7.2.1 蜂窩離散模型 240
7.2.2 局域共振型谷霍爾絕緣體 244
7.2.3 實驗研究 249
7.3 陳絕緣體 253
7.3.1 彈簧-質(zhì)量模型 253
7.3.2 連續(xù)介質(zhì)邊界態(tài) 257
7.4 自旋霍爾絕緣體 261
7.5 靜力學拓撲現(xiàn)象 268
參考文獻 272
第8章 變換方法與聲波/彈性波調(diào)控 275
8.1 坐標變換方法 275
8.1.1 幾何變換對波場作用及等價材料 275
8.1.2 變換聲學 279
8.1.3 變換彈性動力學 283
8.1.4 變換電磁學及變換熱力學 287
8.1.5 基于變換方法的波動功能設計 289
8.2 五模材料隱身斗篷設計 293
8.2.1 二維圓環(huán)形斗篷 293
8.2.2 五模材料斗篷微結構設計 295
8.2.3 五模材料水聲隱身斗篷實驗 297
8.2.4 任意形狀五模材料斗篷設計 301
8.3 基于非對稱超材料的彈性波調(diào)控 308
8.3.1 非對稱彈性超材料機理 309
8.3.2 非對稱彈性超材料微結構設計 311
8.3.3 彈性波斗篷微結構設計 315
8.3.4 超彈性材料實現(xiàn)非對稱介質(zhì) 317
8.4 水下隔聲彈性超材料設計 320
8.4.1 隔聲機理與方法 320
8.4.2 低阻抗承壓水下隔聲材料設計 323
參考文獻 327
索引 329