具有負(fù)參數(shù)的磁電彈多層結(jié)構(gòu)中P-SV波的彌散特性分析.pdf

1、多層復(fù)合結(jié)構(gòu)是由一種或多種單一的材料復(fù)合而成的一種人工智能結(jié)構(gòu)，其具有單一相材料所不具有的特殊性能。目前主流的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)涉及到壓電材料，壓磁材料，甚至左手材料。文章基于電磁波在左手材料中傳播時特殊的負(fù)折射現(xiàn)象，把智能多層復(fù)合結(jié)構(gòu)與超材料的左手性質(zhì)結(jié)合起來，意在構(gòu)造具有負(fù)參數(shù)的電彈、磁彈以及電磁彈多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，探索彈性波在此類多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中傳播時新奇的傳播特性。
　　本文重點研究了P-SV波在具有負(fù)參數(shù)的橫觀各向同性多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中

2、傳播的彌散特性。主要包括負(fù)介電常數(shù)對電彈多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中P-SV波彌散特性的影響，負(fù)磁導(dǎo)率對磁彈多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中P-SV波彌散特性的影響以及負(fù)介電常數(shù)和/或負(fù)磁導(dǎo)率對電磁彈多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中P-SV波彌散特性的影響。期望能夠得到P-SV波在此類結(jié)構(gòu)中傳播的一些特殊有意義的性質(zhì)，進(jìn)而以這些特殊的傳播特性為基礎(chǔ)研發(fā)一些智能聲波設(shè)備，諸如傳感器，制動器，快速響應(yīng)器件，無損傳輸?shù)取?br>　　文章根據(jù)介質(zhì)的三維線彈性理論，引入回傳射線矩陣法（MRRM）

3、來分析具有負(fù)參數(shù)的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中P-SV波的彌散特性。根據(jù)回傳射線矩陣法的理論列式，推導(dǎo)出了表征多層結(jié)構(gòu)中P-SV波彌散特性的彌散方程。彌散方程是一種隱式方程，無法得到其解析解，因此借助Fortran語言，編寫了求解彌散方程的程序語言，通過數(shù)值搜根的方法求出彌散方程的數(shù)值解。
　　基于回傳射線矩陣法，結(jié)合文中數(shù)值算例給出的數(shù)值解，繪制了表征彌散特性的各種彌散曲線，進(jìn)而分析了負(fù)材料參數(shù)影響下P-SV波在各類多層復(fù)合結(jié)構(gòu)中的彌散特性。

4、最終得出一般性結(jié)論：（1）糾正一些文章關(guān)于磁導(dǎo)率取負(fù)值合理不合理的說法，合理不合理關(guān)鍵取決于材料的屬性。自然界已發(fā)現(xiàn)的天然磁性材料皆具有正磁導(dǎo)率，而對于人工復(fù)合而成的左手材料則具有負(fù)磁導(dǎo)率。（2）對于獨立的介電常數(shù)分量β11和β33，其中之一變?yōu)樨?fù)值時，P-SV波表現(xiàn)出模態(tài)躍遷現(xiàn)象，而當(dāng)介電常數(shù)全負(fù)時無此現(xiàn)象。（3）對于獨立的磁導(dǎo)率分量μ11和μ33，其中之一變?yōu)樨?fù)值時，P-SV波表現(xiàn)出模態(tài)躍遷現(xiàn)象，而當(dāng)磁導(dǎo)率β11和β33全負(fù)時無此現(xiàn)