学术前沿 | 非线性声/弹性超材料和超结构的进展

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-09-06 20:56

正文

声学/弹性超材料表现出丰富的有利于波操纵的不寻常特性。这篇综述概述了从 FPUT 链、颗粒晶体到非线性声学超材料 (NAM) 的最先进发展。它主要讨论了 NAM 在波操纵、振动控制和声音衰减领域取得的关键进展，因为人们对探索非线性如何为发现新颖的波现象、原理和特性提供了可能性，这些现象、原理和特性的兴趣日益浓厚，这些现象、原理和特性可能远远超出线性超材料和相关的线性理论。NAM揭示了有趣的波动现象，彻底改变了我们对波动行为的理解，包括互易性、稳态不变性和时空不变性的破坏，并且有潜力促进超低和超宽带减振等卓越的工程性能。概述了计算方法、幅值相关带隙、自适应频带、不可逆波控制、谐波控制、混沌动力学、振动和声音衰减、实际设计、实验实现和实际应用等领域的当前研究和进一步的挑战。应用程序。

我们讨论了未来应该解决的潜在方向和挑战，并就解决这些问题的可能途径发表了共同的看法。这些包括高效和准确的分析方法，新现象和机制的探索，新设计，实现和实验验证。通过包括可编程机械超材料[217]、声子晶体、声学和拓扑超材料[218]和主动控制的非线性，可以实现新的波现象和先进的功能。例如，非线性引出了类棒子准粒子[219–221]调制行为的另一个维度；非线性声子低温中的分数阻尼[222,223]也可以导致非线性带隙的适当调谐。此外，目前nam的实际应用较很少。需要共同努力探索工程应用的纳米和开发新技术操纵非线性波，以主动控制方法的发展[224]，和最近尝试拓扑设计元器件非线性波操作，和非线性引导波的结构健康监测工程材料/结构[225–229]。