有限拉伸软晶格材料中的弹性波传播与带隙

在本研究中，通过数值与理论方法考察了有限拉伸正方形晶格中的面内 Bloch 波传播与带隙。具体而言，针对在单轴或双轴拉伸下的十字形超弹性单元胞无限周期结构计算了弹性能带图。此外，提出了一种弹性动力学“紧束缚”模型来研究能带结构的形成与演化。研究发现弹性波在预拉伸软晶格中主要以“易”模态传播，有限拉伸调谐了能带结构的对称性，同时也“纯化”了传播模态。而且，单轴拉伸对两种“易”模态表现出相反的影响。双轴拉伸的作用等同于镶嵌方向上单轴拉伸的叠加。上述对能带结构的影响可归因于不同梁组分的有效剪切模量与长度之间的竞争。进而，有限拉伸可调控软晶格的方向带隙，最宽的弹性波带隙可望在等双轴拉伸下出现。本研究为设计和实现具有重量效率与可调性的弹性波控制器件开辟了途径。此外，物理系统与其相应简化理论模型（例如理论预测的平带）之间的差异在数值计算中并不存在。