基于压电实时调控的声学超材料等几何分析理论及其应用

基本信息
批准号:11772130
项目类别:面上项目
资助金额:68.00
负责人:韩强
学科分类:
依托单位:华南理工大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄怀纬,李春雷,黄健彰,刘义捷,肖栋梁,蒋旭,王春莹
关键词:
模态追踪实时调控数字电路等几何分析声学超材料
结项摘要

Acoustic metamaterials have many superior physical properties, which can realize some new physical function such as absorption of sound waves, filtering and stealth, especially adaptive metamaterials integrated with shunted piezoelectric patches having been performed in the real-time control of physical properties. Therefore, acoustic metamaterials in the areas of national defense and civil industry has a broad application prospect. It’s a frontier topic in the field of solid mechanics..At present, the theoretical system of researching on piezoelectric metamaterials is uncomplete, and lack of effective numerical analysis methods. By combining the theoretical analysis, experimental research and numerical calculation theories, the objective of the study is to establish a perfecting isogeometric analysis theoretical system of acoustic metamaterials with shunted piezoelectric unit cells. Configuring the digital electronics is proposed to change properties of acoustic metamaterials in real time. The ‘pole-zero’ design method has been developed to adjust local resonant frequencies and damping factors in electronic circuits. The tunable mechanism of the attention broadband and frequency bandgap of metamaterials in the deep subwavelength region are discussed in detail. Meanwhile, this study aims to construct a new geometric parameters of the detailed rules on the basis of isogeometric analysis in order to develop a new discretization method. The research will establish the convergence criteria of isogeometric analysis of metamaterials, put forward a new mode track and modal reeducation, in order to develop effective numerical analysis method. Thus this research is of significant academic value and broad application prospects.

声学超材料具有许多超常物理属性,可实现声波的吸收、滤波、隐身等全新的物理功能,特别是利用压电分支电路可以实现对声学超材料物理属性的实时调控,因此,在国防及民用工业的各个领域有着广泛的应用前景,是固体力学领域的前沿课题。.目前,压电式超材料研究的理论体系尚不完善,同时缺乏有效的数值分析方法。本项目的研究采用理论分析、实验研究、数值计算相结合的方法,旨在建立完善的压电声学超材料等几何分析理论体系,引入数字电路技术,建立调控反馈机制,通过零极点增益传递函数主动实时调控局部共振频率和电路阻尼系数,揭示极点值、频率带隙、衰减宽波段之间的内在关联和压电数字分支电路声学超材料的实时调控机理,同时,以等几何分析为核心算法,构造新的几何参数细化法则,实现几何参数的优化,建立超材料等几何分析的收敛准则,提出新的模态追踪和模态压缩方法,发展高效的数值分析方法,这一研究具有重要的学术价值和广泛的应用前景。

项目摘要

声学超材料具有许多超常物理属性,可实现声波的吸收、滤波、隐身等全新的物理功能,特别是利用压电分支电路可以实现对声学超材料物理属性的实时调控,因此,在国防及民用工业的各个领域有着广泛的应用前景,是固体力学领域的前沿课题。. 目前,压电式超材料研究的理论体系尚不完善,同时缺乏有效的数值分析方法。本项目的研究采用理论分析、实验研究、数值计算相结合的方法,旨在建立完善的压电声学超材料等几何分析理论体系,引入数字电路技术,建立调控反馈机制,通过零极点增益传递函数主动实时调控局部共振频率和电路阻尼系数,揭示极点值、频率带隙、衰减宽波段之间的内在关联和压电数字分支电路声学超材料的实时调控机理,同时,以等几何分析为核心算法,构造新的几何参数细化法则,实现几何参数的优化,建立超材料等几何分析的收敛准则,提出新的模态追踪和模态压缩方法,发展高效的数值分析方法,这一研究具有重要的学术价值和广泛的应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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