学术前沿 | 圆柱壳超表面中的偏转入射弯曲波

本研究通过建立的解析模型，研究了弹性波在圆柱形曲面壳体上的传播。同时，研究了曲率与相位和透射率之间的关系，并通过相位匹配研究了有限宽度圆柱形曲面壳体中入射弯曲波的偏折。通过一些理论分析和数值测试，详细验证了所提方法的有效性，得出了以下结论：

(1) 研究发现，一组圆柱形共振器能够降低波数并延长圆柱形曲面壳体中弯曲波的相位偏移差。这表明，曲率的增加会导致入射弯曲波在圆柱形曲面壳体中的传播速度增加，从而使得相位跳跃减小。

(2) 曲率使得弹性波在多圆柱超单元中的传播变得更加复杂，且边界反射也会在周向方向上发生。通过曲线拟合和实验优化设计，验证了不同曲率的圆柱形壳体中弹性波的超表面偏转函数的准确性。

(3) 所提出的设计能够确保原始圆柱形曲面壳体的完整性，几乎不影响圆柱形曲面壳体的强度和刚度，并且相较于传统控制方法，具有更强的鲁棒性。相信这项工作将在基于相位匹配干涉的实际圆柱形壳体类弹性超材料和超表面的应用领域开辟出新的方向。