基于Bloch-Floquent理论和有限元仿真的板结构Lamb波复频散关系研究

针对板结构中Lamb波频散和多模态限制其在超声无损检测技术中实际应用的问题,文中使用了一种基于Bloch-Floquent理论和有限元特征频率法的方法,计算得到了钢板结构在实数波数域和纯虚数波数域包含模态信息的频散曲线。利用Bloch-Floquent周期性边界条件对板结构进行了较大简化,快速计算了无限大钢板结构在不可约布里渊区和纯虚数波数域内的频散曲线。通过Bloch-Floquent扩展和傅里叶变换准确获得了各特征模式的真实波数信息,克服了频散曲线混叠的问题。根据各个模式上下表面的离面位移进行了模态识别,从而得到了钢板完整的频散关系。该方法的计算结果与通过传统二分法求解频散方程所得到的结果具有较大一致性,验证了该方法的有效性。

平面左手结构色散与传播特性分析

采用时域有限差分方法研究了一种新型平面结构阵列在左手频带内的后向波传播特性与负折射特性,提出分析二维平面左手结构的新方法:基于单元结构的四端口网络参数进行Bloch分析,得出色散关系和Bloch阻抗;根据色散关系和Bloch阻抗分析相位与能量传播方向的关系,以确定出左右手特性频带。相比于以往单元结构分析方法,本文方法利于单元结构的灵活设计,能较好地考虑分布参数元件色散特性,能简便准确地判断出左右手特性频带,且能用于分析各向异性和有损耗结构。仿真分析结果验证了方法的有效性。

一种分析二维平面左手结构的新方法

本文提出了一种基于单元结构的四端口网络S参数和周期性结构的Bloch理论来分析二维平面分布参数左手结构的新方法,以及基于Bloch波数和Bloch阻抗来判断左右手特性频带的新方法.与以往的单元结构分析方法相比,本文方法有利于单元结构的灵活设计,能较好地考虑分布参数元件色散特性,能简便准确地判断出左右手特性频带,且能用于分析各向异性和有损耗结构.作为例子,我们设计了一种串联电容增强型平面左手结构,并用本文方法进行分析,清楚地得到了该结构的左右手特性频带.本文还采用时域有限差分方法(FDTD)对这种新型平面结构阵列进行模拟,在左手特性频带内得到了后向波传播特性,从而验证了本文方法的有效性.