机械亚材料中孤立波碰撞的探寻
斑图形成与孤子
2025-05-21 v2
摘要
孤立波之间的相互作用是理解各类学科中非线性现象的关键因素。稀释性孤立波的动力学具有巨大的潜力，但其基本特征及其相互作用仅通过实验手段在机械亚材料中得到了部分了解。在此之前的研究中，已证明其存在并提出了应用，如波导、冲击缓解和能量收集。包括能量耗散以及缺乏精确测量技术的挑战，阻碍了其更深入的探索，尤其是孤立波碰撞。本文我们提供了一个明确的平台，用于检验通过应变软化机械晶格传播的纯稀释性孤立波，既解决了这些挑战又发展了该领域。通过基于布斯比尔赫近似和多尺度分析的理论框架，我们预测了孤立波的行为，包括由于头碰碰撞导致的相位偏移。这些理论见解得到了数值仿真和系统实验的支持，这些实验设计用于以高精度产生和测量纯稀释性孤立波。我们考察了对称和非对称碰撞，揭示了实际弹性的相互作用行为以及幅值依赖的相位偏移。此外，碰撞动力学（如稀释性孤立波碰撞的速度和相位偏移）从实验结果中得出的数据与理论和数值模型一致。这些结果验证了我们的实验平台和发现，强调了机械稀释性孤立波作为稳健、可控波包的潜力。这为探索机械系统中的非线性波相互作用开辟了新范式，为机械亚材料中的波基于计算和高级信号处理等新应用领域铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2504.16633,
title = {Unveiling Solitonic Collisions in Mechanical Metamaterials},
author = {Yasuhiro Miyazawa and Christopher Chong and Panayotis G. Kevrekidis and Jinkyu Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16633},
year = {2025}
}