颗粒介质中剪切波的局域共振超表面
地球物理
2020-04-01 v1 应用物理
摘要
本文通过实验与数值手段探究了水平偏振剪切波穿过未固结颗粒介质中局域共振超表面时的物理机制。该超表面由嵌入二氧化硅微珠中的亚波长水平机械谐振器阵列构成。超表面支持由谐振器平移模式诱导的、频率可调的衰减带。实验与数值结果表明，当所有谐振器具有相近共振频率时，超表面不仅背向散射部分能量，还将波前重定向至谐振器下方，从而在表面层产生显著幅值衰减。当采用所谓梯度设计的谐振器排布（如共振频率沿超表面递增/递减）时，呈现出更复杂的图像。不同于在双层介质中传播的 Love 波，局域于我们超表面表面的剪切波不会转换为体波。尽管发生了与表面的脱离，颗粒介质中随深度变化的速度剖面阻止了模式转换，再次将水平偏振剪切波导向表面。我们的实验与数值研究结果有助于理解嵌入垂直非均匀土中的共振超材料内波传播动力学，因此对改进用于地振动与地震波阻隔的工程设计装置至关重要。
引用
@article{arxiv.1912.00617,
title = {Locally resonant metasurfaces for shear waves in granular media},
author = {Rachele Zaccherini and Andrea Colombi and Antonio Palermo and Vasilis K. Dertimanis and Alessandro Marzani and Henrik R. Thomsen and Bozidar Stojadinovic and Eleni N. Chatzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.00617},
year = {2020}
}
备注
Manuscript submitted to Phys. Rev. Appl