含非完好界面的非线性弹性波超材料中SH波的非互易传输

发布时间：2022-01-08 13:28

　　研究了含非完好界面的非线性弹性波超材料中的非互易传输现象.通过结构的非对称性和材料的非线性打破了经典弹性波系统中的互易性原理.入射的反平面剪切（shear horizontal, SH）波与材料的非线性效应相互作用产生二次谐波.根据Bloch定理,利用刚度矩阵法得到了基频波和二次谐波的带隙和透射系数.通过与完好界面情况下的结果对比,讨论了界面特性对层状周期结构中SH波的带隙和非互易传输的影响.本研究有助于设计具有非互易传输性能的弹性波超材料器件. 

【文章来源】：科学通报. 2020,65(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

(网络版彩色)入射波从右边界入射时,含非完好界面的非线性弹性波超材料的非互易传输特性.(a)基频波;二次横波(b)和二次纵波(c)所产生的横波和纵波的透射系数

初始SH波在结构中传播,与材料非线性相互作用可产生二次谐波彻体力.将基频位移表达式(3)代入方程式(2)中,可得二次谐波彻体力[10]为其中,为基频位移分量的波矢量;Kj T=Kj(T1 1)=KjT2(1);Aj和Bj为三阶弹性常数.

图4给出了含非完好界面的非线性弹性波超材料中基频波和二次谐波的带隙.如图所示,频率区间0.21～0.38,0.56～0.63和0.81～0.96 MHz为基频波的禁带而0.13～0.18,0.31～0.32和0.44～0.49 MHz则属于二次谐波的禁带.当基频波处于禁带而二次谐波处于通带时,弹性波的非互易传输现象可以实现.因此,频率区间0.21～0.31和0.32～0.38 MHz可视为非完好界面条件下的非互易传输区间.作为对比算例,计算出含完好界面周期结构的非互易区间为0.23～0.31和0.34～0.40 MHz.可以明显看出,界面特性使得非互易传输区间的中心频率向低频区域移动.图4(网络版彩色)含非完好界面的非线性弹性波超材料中基频波(a)和二次谐波(b)的带隙

【参考文献】：
期刊论文
[1]弱界面分层结构中的非线性兰姆波[J]. 邓明晰.  声学学报. 2007(03)



本文编号：3576638