预应力对惯性放大诱导的声子带隙的影响
应用物理
2021-09-10 v1
摘要
我们报告了施加外部机械载荷对一种通过惯性放大机制产生带隙的周期结构的影响。与布拉格散射和普通局域共振超材料的情况相比，我们在此观察到更显著的曲线偏移，这种偏移通过单胞的大幅但完全可逆的压缩（拉伸）进行调制，最终触发特定带隙宽度的显著增大（减小），最高可达两倍。还观察到某些色散分支在特定波数值上的重要上（下）移，表明这种选择性变化可能导致在更大（更小）波数范围内出现负群速度。我们通过一个解析模型发现并解释了在相同类型的外部施加预应变下，第一带隙下限可能出现非单调趋势的可能性，该模型明确证明这种行为源于随着预应变水平增加，单胞有效质量和刚度的不同变化。通过开发一个两步计算方法研究了预应力对色散图的影响：首先，推导出一个更新的拉格朗日格式，包括对承受外部施加载荷的代表性单胞进行静态几何非线性分析，然后将Floquet-Bloch分解应用于变形构型下单胞的声弹性线性化方程。本文给出的结果提供了对惯性放大诱导带隙行为的深入见解，并为实时可调谐波操控提供了新的机会。
引用
@article{arxiv.2109.03933,
title = {Effect of prestress on phononic band gaps induced by inertial amplification},
author = {M. Miniaci and M. Mazzotti and A. Amendola and F. Fraternali},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.03933},
year = {2021}
}