膨脹性超常材料之彈性波操控及其應用

  • 張 書燁

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

對於任何形式的波而言,是無法僅藉由單一均質性的材料所控制,必須具有如梯 度分佈、材料間介面以及曲線排列等某種程度的非均質性存在,才能被加以控制。在 早期聲子晶體的研究與探討主要是集中於能隙的應用與計算,如濾波器、波導或共振 腔的設計。而近年來研究發現在其傳導區擁有異常之頻散現象,發現聲子晶體具有負 折射特性,使得該方面之研究更成為最近學術界的熱門話題。 而具有負蒲松比特性之彈性材料,又稱膨脹材料,而膨脹材料多為孔隙材料所構 成,其組成皆為彈性體的周期性排列,分析對象為彈性波,學者將其視為聲子晶體的 一種,透過有限元素分析與布洛赫定理分析此類型週期結構的波傳行為。本文以膨脹 材料結合聲子晶體為主軸,使用有限元素軟體分析負蒲松比對於能帶結構以及波傳行 為的影響,選用背景基材為膨脹材料,散射體為鋼材所構成的二維聲子晶體,並在兩 種幾何形式的散射體下,計算聲子晶體之能帶結構圖與等頻圖來分析。而膨脹材料對 於能隙頻率影響非常關鍵,可以藉由調變蒲松比來改變其能隙頻率。最後,針對由矩 形柱週期排列而成的聲子晶體上,所對應到的自我準直現象。並且設計特殊佈局及超 常介面操控彈性波。最後討論二維以及三維局部共振型聲子晶體之低頻率能隙的特性, 藉由局部共振型聲子晶體本身特性,用較小的尺寸獲得更低的能隙,並且使用負蒲松 比材料替換包覆軟材可以大幅降低其鋼性,達到更低的能隙。
Date of Award2017 Aug 15
Original languageChinese
SupervisorLien-Wen Chen (Supervisor)

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膨脹性超常材料之彈性波操控及其應用
書燁, 張. (Author). 2017 Aug 15

Student thesis: Master's Thesis