全内反射弹性超表面：设计及其在结构隔振中的应用
应用物理
2018-12-05 v1
摘要
本文提出全内反射超表面（TIR-MS）的概念，其支持在薄波导中传播的弹性波实现结构嵌入式亚波长声学屏蔽。所提出的超表面设计利用由局域共振单元实现的极端相位梯度，以达到远超临界角的工况。这种人工不连续性能够产生对入射波的完整反射，而与具体的入射角无关。从实际角度看，TIR-MS表现为对选定频率长波模态不可穿透的声硬屏障。TIR超表面概念最初构想用于嵌入矩形波导中的平面界面，并设计用于阻挡纵向S0型导波模态。随后将其推广至圆形板，以展示封闭区域如何被入射波有效屏蔽。基于相同的底层物理，挠曲A0型导波模态的等效动力学行为也通过数值与实验得以说明。本研究给出了数值与实验证据：当超表面在目标频率被激励时，对于任意入射角的波均可实现显著的振动隔离。这些结果为在某些具有实际工程应用意义的原型结构中实现振动隔离与能量滤波开辟了有趣的路径。
引用
@article{arxiv.1810.11851,
title = {Total-internal-reflection elastic metasurfaces: design and application to structural vibration isolation},
author = {Hongfei Zhu and Timothy F. Walsh and Fabio Semperlotti},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.11851},
year = {2018}
}