声学超构材料理论及其应用 国防科技大学出版社
9787567305892
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作者高东宝，曾新吾，郑晓梅
出版社国防科技大学出版社
ISBN9787567305892
出版时间2018-01
装帧平装
开本16开
货号680130764351
上书时间2023-10-31
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本书共包含8个章节的内容。第1章为绪论，简单剖析了不同概念之间的异同，介绍了相关方向研究的进展。第2章介绍了声学超构材料研究过程中的典型计算方法，可为后续章节研究提供理论和方法支撑。第3章介绍声隐身衣理论及设计方法，主要基于变换声学和等效介质理论两大方法，设计和分析了多种类型的声隐身衣。第4章介绍了一种传感器隐身衣，并讨论了基于现实弹性材料实现的可行性。第5章和第6章围绕Helmholtz腔局域共振结构，分别介绍一维传播特性和二维隔声特性等。第7章和第8章系统分析了多层梯度参数声栅结构声透镜的设计方法、实现途径、理论与实验研究结果，并深入分析了该类型透镜声聚束物理机理等问题。
第1章 绪论 1.1 声学超构材料的概念 1.2 声学超构材料与声子晶体概念比较 1.2.1 声子晶体 1.2.2 声学超构材料 1.3 声学超构材料的研究历程 1.4 声学超构材料的应用前景 第2章 声学超构材料研究中的典型计算方法 2.1 垂向梯度介质中的弹性波动方程 2.1.1 时域弹性波动方程 2.1.2 频域弹性波动方程 2.1.3 无量纲化波动方程 2.1.4 系数型偏微分方程 2.2 多重散射方法及等效介质理论 2.2.1 多重散射方法 2.2.2 等效介质理论 2.3 传递矩阵法 2.4 本章小结 第3章 声隐身衣的理论及实现方法 3.1 基于转换声学方法的声隐身衣设计 3.1.1 坐标变换理论 3.1.2 声隐身衣的设计方法 3.2 圆柱形声隐身衣的层状等效结构 3.3 椭圆柱形声隐身衣的层状等效结构 3.3.1 层状椭圆柱形声隐身衣的设计方法 3.3.2 层状椭圆柱形声隐身衣的基本特性 3.4 任意形状声隐身衣的层状等效结构 3.4.1 层状任意形状声隐身衣的设计方法 3.4.2 层状任意形状声隐身衣的基本特性 3.5 本章小结 第4章 基于弹性材料的传感器声隐身衣 4.1 密度各向异性超构材料的界面无散射条件 4.2 无散射传感器声隐身衣的设计 4.2.1 理想传感器声隐身衣 4.2.2 非理想传感器声隐身衣 4.3 传感器声隐身衣的层状等效结构及其散射特性 4.3.1 总散射面 4.3.2 隐身效率 4.4 剪切模量对隐身效果的影响 4.4.1 剪切模量对固一液相间结构声隐身衣的影响 4.4.2 剪切模量对固一固层状结构声隐身衣的影响 4.5 本章小结 第5章 一维Helmholtz腔结构声传播特性 5.1 一维点缺陷Helmholtz腔声子晶体中缺陷模式的理论研究 5.1.1 模型与方法 5.1.2 缺陷单元产生的能量集中 5.1.3 缺陷模式随参数变化情况 5.2 一维点缺陷Helmholtz腔超构材料中振动模式研究 5.2.1 模型与方法 5.2.2 振动模式分析 5.2.3 相位分布 5.2.4 局域共振模式 5.3 一维点缺陷Helmholtz腔声子晶体中缺陷模式的实验研究 5.3.1 模型与实验设置 5.3.2 实验结果与讨论 5.4 本章小结 第6章 二维Helmholtz腔结构的低频隔声特性 6.1 Helmholtz腔单元参数连续变化引起的宽禁带 6.1.1 实验模型及实验系统 6.1.2 实验结果与讨论 6.2 嵌入式二维Helmhohz腔超构材料隔声装置的设计 6.2.1 隔声装置的设计 6.2.2 有限元仿真结果与讨论 6.3 嵌人式低频宽带隔声装置的实验研究 6.4 本章小结 第7章 平面梯度介质声透镜设计及特性研究 7.1 人工结构声透镜设计 7.2 几何参数对声透镜聚焦效果的影响 7.2.1 口径的影响 7.2.2 厚度的影响 7.2.3 晶格尺寸的影响 7.2.4 纵横填充率的影响 7.3 缺陷对聚焦效果的影响 7.3.1 轴向线缺陷的影响 7.3.2 横向线缺陷的影响 7.3.3 出射端面九个对称点缺陷的影响 7.3.4 轴向线缺陷和出射端面九个对称点缺陷的影响 7.4 声透镜实验研究 7.5 本章小结 第8章 层状人工结构声透镜聚束机理研究 8.1 层状人工结构声透镜声场的两个现象 8.2 Rayleigh-Bloch模式及其对声透镜聚焦的影响 8.2.1 一维衍射声栅中的Rayleigh-Bloch模式声场 8.2.2 有限长声栅结构中的Rayleigh-Bloch模式 8.2.3 声透镜结构中的Rayleigh-Bloch模式 8.3 面向应用的层状人工结构声透镜设计 8.4 径向梯度声透镜研究 8.4.1 径向梯度声透镜仿真研究 8.4.2 径向梯度声透镜实验研究 8.5 本章小结 参考文献
声学超构材料（acoustic metamaterialls）是2l世纪 以来声学领域发展起来的一 个极具引领性和创新性的研 究方向，预期在相关前沿基 础研究与工程应用方面将发 挥巨大的推动作用。超构材 料是与现实世界中人们所熟 知的材料性质不同的“材料” 。它一般由微小单元按照一 定的排列方式组成，经过与 外部波场的相互作用，整体 上表现出超越自然材料参数 特性的奇特现象。这一概念 的提出和发展，突破了人们 原有对“结构一材料”二者之 间关系认识的局限性，丰富 了对传统声学现象的认识理 解，提出了破解某些声学瓶 颈问题的新思路，无论是在 经济民生领域还是在国防军 事领域，都具有广阔的应用 前景。 目前，声学超构材料研 究从概念设计向着应用基础 研究及应用研究发展。虽然 近年来相关领域专业书籍不 断面世，但总体来说还比较 少。作者所在课题组长期以 来以需求为引领，把握声学 超构材料研究的基本原理和 基本方法，理论与实践研究 相结合，力求推动相关研究 成果向着应用和实用化方向 发展。经过多年的工作，在 声隐身衣、Helmholtz局域 共振结构和声透镜等方面取 得了较具系统和特色的研究 成果。本书正是对上述工作 的总结与延伸，希望能够为 相关领域研究专业技术人员 和工程应用人员提供帮助和 参考。 本书共包含8个章节的内 容。第1章为绪论，简单剖 析了不同概念之间的异同， 介绍了相关方向研究的进展 。第2章介绍了声学超构材 料研究过程中的典型计算方 法，可为后续章节研究提供 理论和方法支撑。第3章介 绍声隐身衣理论及设计方法 ，主要基于变换声学和等效 介质理论两大方法，设计和 分析了多种类型的声隐身衣 。第4章介绍了一种传感器 隐身衣，并讨论了基于现实 弹性材料实现的可行性。第 5章和第6章围绕Helmholtz 腔局域共振结构，分别介绍 一维传播特性和二维隔声特 性等。第7章和第8章系统分 析了多层梯度参数声栅结构 声透镜的设计方法、实现途 径、理论与实验研究结果， 并深入分析了该类型透镜声 聚束物理机理等问题。 本书出版得到国防科技 大学学术著作出版专项经费 资助。本书研究内容得到国 家自然科学基金委员会的支 持（项目编号：11504425 、11904406、41374005） ，部分工作得到湖南省自然 科学基金委员会的支持（项 目编号2019JJ40335）。衷 心感谢重庆大学邓明晰教授 、国防科技大学袁晓东教授 等对本书提出的宝贵意见。 感谢课题组老师和研究生在 本书撰写和统稿过程中给予 的无私帮助。同时，向其他 关心和支持过作者工作的同 志们表示衷心的感谢！ 声学超构材料研究覆盖 面广、发展速度快，本书只 涉及了其中几个方面的内容 ，供有需要者参考选用。鉴 于作者的水平有限，多有不 足之处，敬请读者不吝指正 。
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