基于梯度声子晶体的深基础工程隔冲击机理研究与优化设计
结题报告
批准号:
11702017
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
王艳锋
依托单位:
学科分类:
A0801.固体变形与本构理论
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑际镜、史志杰、王宝丽、梁军伟
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中文摘要
针对深基础工程在冲击波作用下的防护问题,本项目将设计双向梯度声子晶体(斗篷),使冲击波的传播路径逐渐偏离深基础工程,减少冲击波能量向深基础工程的传递,起到遮挡冲击波的作用。主要研究内容包括:(1)根据设计频率范围内群速度方向的范围及传播路径的设计要求,确定梯度分布方式并建立双向梯度声子晶体(斗篷)的三维有限元模型,考察冲击载荷作用下深基础工程的时域/频域响应,揭示斗篷的隔冲击机理;(2)讨论材料、结构几何(包括水平/竖直梯度分布)等参数对深基础工程时域/频域特性的影响,拓宽隔冲击斗篷的工作频率范围,给出设计隔冲击斗篷的参考准则;(3)制作定向隔冲击斗篷模型,进行落锤或工程动载荷实验测试,实现斗篷遮蔽深基础工程的功能。本项目的研究将为隔冲击斗篷的设计奠定相关的理论与实验基础。
英文摘要
Regarding to the protection of deep foundation engineering under impact waves, the aim of the proposed project is to design bi-gradient phononic crystals (cloaking) for re-directing the impact waves far from the deep foundation engineering, reducing the energy transformation from impact waves to deep foundation engineering, realizing the impact-wave shading of deep foundation engineering. The main content includes: (1) according to the direction range of the group velocity in the considered frequency range and the design requirements of the propagation path, fixing the gradient form, designing and building the three-dimensional finite element models for bi-gradient phononic crystals (cloaking), investigating the effect of impact waves on the transient/harmonic responses of deep foundation engineering, exploring the mechanism of impact-wave shading; (2) discussing effects of material or structural parameters (including the horizontal/vertical gradient distribution) on the transient/harmonic responses of deep foundation engineering under impact waves, enlarging the working frequency range of cloaking, providing reference principle for the design of cloaking; (3) manufacturing directional cloaking model, carrying out drop hammer or dynamic loading tests, realizing the impact-wave shading of deep foundation engineering. The current research is expected to provide a theoretical and experimental basis to design cloaking for impact-wave shading.
作为一种新型的弹性波功能材料,超材料为工程中隔振/隔冲击技术的发展打开了新的思路。本项目利用理论分析、数值仿真和实验测试相结合的方法,开展了超材料隔振/隔冲击方面的研究,主要内容和成果包括:① 基于Biot理论,计算了液体饱和多孔周期结构的复能带结构,讨论了介质异性和材料特性以及界面开孔特性对波动特性的影响,揭示了排斥带隙、波数带隙的产生机理。② 在考虑地应力平衡的情况下,分析了锚杆的长度、疏密程度、长短间隔布置和拱脚重点支护对冲击荷载作用下深部洞室安全性的影响,得到了最优化的锚杆支护方式。 ③ 计算了表面周期结构的复能带结构,分析了表面波带隙的产生机理,并对表面周期结构的隔冲击特性进行了实验验证。 ④基于共振体的耦合效应,设计了周期/非周期耦合共振波导及器件,发展了理论模型预测耦合共振体的集团共振特性,揭示了流固耦合效应对液固混合声子晶体波动特性的影响。项目研究成果为超材料在隔振/隔冲击方面的实际应用具有积极重要的意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Wave propagation in one-dimensional fluid-saturated porous phononic crystals with partial-open pore interfaces
具有部分开孔界面的一维流体饱和多孔声子晶体中的波传播
DOI:10.1016/j.ijmecsci.2020.106227
发表时间:2021-04
期刊:International Journal of Mechanical Sciences
影响因子:7.3
作者:Shu-Yan Zhang;Dong-Jia Yan;Yue-Sheng Wang;Yan-Feng Wang;Vincent Laude
通讯作者:Vincent Laude
DOI:10.3390/app10196751
发表时间:2020
期刊:Applied Sciences-Basel
影响因子:2.7
作者:Ting-Ting Wang;Sylwester Bargiel;Franck Lardet-Vieudrin;Yan-Feng Wang;Yue-Sheng Wang;Vincent Laude
通讯作者:Vincent Laude
Evanescent-wave tuning of a locally resonant sonic crystal
局部谐振声波晶体的倏逝波调谐
DOI:10.1063/1.5066058
发表时间:2018-12
期刊:Applied Physics Letters
影响因子:4
作者:Wang Ting-Ting;Wang Yan-Feng;Wang Yue-Sheng;Laude Vincent
通讯作者:Laude Vincent
Guiding and splitting Lamb waves in coupled-resonator elastic waveguides
耦合谐振器弹性波导中兰姆波的引导和分裂
DOI:10.1016/j.compstruct.2018.08.088
发表时间:2018-12
期刊:Composite Structures
影响因子:6.3
作者:Wang Yan-Feng;Wang Ting-Ting;Liu Jin-Ping;Wang Yue-Sheng;Laude Vincent
通讯作者:Laude Vincent
DOI:10.1016/j.jsv.2018.09.030
发表时间:2018-12
期刊:Journal of Sound and Vibration
影响因子:4.7
作者:Wang Yan-Feng;Wang Ting-Ting;Liang Jun-Wei;Wang Yue-Sheng;Laude Vincent
通讯作者:Laude Vincent
基于高透射超表面的空气-水界面声波调控机理与性能优化
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    62万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王艳锋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金