文档名：采用局域共振超材料混凝土提升结构消波防护性能综述和展望
摘要：超材料是一种通过设计获得的人造材料,具备自然材料所不具备的超常物理性能,这种特殊性能并非来自于材料组分,而是来源于经过特别设计过的人工结构.超材料最初源自电磁学领域,可表现出频率禁带(带隙),即在该频谱范围内,电磁波传输将被有效抑制.这种能对电磁波加以操控和处理的特性为解决各类工程问题提供了方便,激发了人们将其迁移至其他学科领域的热情.随后,声学超材料被提出,可对声波进行类似的操控,实现消声和隔音.与之相似,力学超材料也应运而生,可利用带隙特性对应力波进行处理,实现消波、滤波,提升结构的防护性能.超材料混凝土是力学超材料在土木工程领域的一项具体应用,其利用人工骨料的局域共振行为产生带隙,实现特定频率应力波的阻断.可见,超材料混凝土从波的操控角度实现了防护性能,与传统防护材料通过强度、韧性实现防护目的的本质不同,具有明显的创新性,开展相关研究对提升结构的防护性能具有重要意义.本文对超材料混凝土自提出至今的主要研究进行系统梳理,立足于工程应用视角,对超材料混凝土消波的实际验证、共振骨料带隙特征及设计准则、共振骨料空间分布及掺量效应、动荷载下的能量转移规律、共振骨料的改造五个方面进行综述,最后总结了当前研究的主要结论,并紧扣工程实际应用提出了对未来研究的展望.
Abstract：Metamaterialsareman-madematerialsthataredesignedtohaveextraordinaryphysicalpropertiesnotfoundinnaturalmaterials,notfromthematerialcomponents,butfromspeciallydesignedartificialstructures.Metamaterialsoriginallyoriginatedinthefieldofelectromagnetism.Thematerialsareengineeredtoexhibitfrequencyforbiddenbands(bandgaps),i.e.,aspectralrangewithinwhichelectromagneticwavetrans-missionsareeffectivelysuppressed.Thisabilitytomanipulateandhandleelectromagneticwavesfacilitatedthesolutionofvariousengineeringproblemsandinspireditsmigrationtootherdisciplines.Subsequently,acousticmetamaterialswereproposedtosimilarlymanipulateacousticwaves,enablingthesilencingandinsulationofsound.Similarly,mechanicalmetamaterialswerealsocreated,whichutilizesbandgappropertiestomanipulatestresswaves,achievingwavedissipation,filtering,andimprovingstructuralprotection.Metaconcreteisaspecificapplicationofmechanicalmetamaterialsinthefieldofcivilengineering,whichmakesuseofthelocalresonancebehaviorofartificialaggregatestogenerateabandgapandrealizetheblockingofspecificfrequencystresswaves.Metaconcretefromthewavemanipulationpointofviewtoachievethepro-tectiveperformance,andthetraditionalprotectivematerialsthroughthestrength,toughnesstoachievetheprotectivepurposeareessentiallydif-ferent.Tocarryoutresearchonmetaconcretetoenhancethestructuralprotectiveperformanceisofgreatsignificance.Inthispaper,themainre-searchonmetamaterialconcretehasbeensystematicallysortedoutinthepasttenyearssinceitwasproposedbasedontheperspectiveofengi-neeringapplication.Thepracticalverificationofwavedissipationofmetaconcrete,resonanceaggregatebandgapcharacteristicsanddesignguidelines,spatialdistributionofresonanceaggregateandadmixtureeffect,energytransferlawunderdynamicloading,andresonanceaggregatemodificationarereviewed.Themainconclusionsofthecurrentresearcharesummarized,andtheoutlookoffutureresearchisputforwardwithclosereferencetothepracticalapplicationofengineering.
作者：姚未来 刘元雪 孙涛 赵宏刚 穆锐 雷屹欣 Author：YAOWeilai LIUYuanxue SUNTao ZHAOHonggang MURui LEIYixin
作者单位：中国人民解放军陆军勤务学院,重庆401311中国人民解放军陆军勤务学院,重庆401311;岩土力学与地质环境保护重庆市重点实验室,重庆401311国家救灾应急装备工程技术研究中心,重庆401311
刊名：材料导报
Journal：MaterialsReports
年，卷(期)：2024, 38(5)
分类号：TU528
关键词：超材料混凝土 能量带隙 消波滤波 防护工程
Keywords：metaconcrete bandgap wavefilteringandsuppressing protectiveengineering
机标分类号：U411G434TB343
在线出版日期：2024年3月28日
基金项目：采用局域共振超材料混凝土提升结构消波防护性能:综述和展望[
期刊论文] 材料导报--2024, 38(5)姚未来 刘元雪 孙涛 赵宏刚 穆锐 雷屹欣超材料是一种通过设计获得的人造材料,具备自然材料所不具备的超常物理性能,这种特殊性能并非来自于材料组分,而是来源于经过特别设计过的人工结构.超材料最初源自电磁学领域,可表现出频率禁带(带隙),即在该频谱范围内,...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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