固态随机复合介质中弹性波传播准模式的研究

近年来，复合介质领域的研究极其活跃，固态随机复合介质是由固体颗粒随机嵌入固体介质而形成的一种复合介质。本项目将研究弹性波在固态随机复合介质中传播时受强散射作用时出现的新的物理现象和特征。首先，基于有效介质理论，计算固体复合介质中弹性波的色散关系，给出弹性波准模式，并解释其产生的原因；第二，讨论弹性波准模式的群速度、相速度和能量传播速度，并研究介质的弹性参量和散射体填充率对它们的影响，了解弹性波在固体随机介质中的传播特性；第三，计算弹性波在固体复合介质中的平均自由程，研究散射体尺度与波长之比以及散射体浓度对平均自由程的影响，比较弹性波在固态随机复合介质与周期性复合介质中传播时产生的传播模式的本质关系。本研究丰富了复合介质中经典波的研究内容，为新型声学复合材料的设计提供重要的理论依据。

近年来，复合介质领域的研究极其活跃，它包含周期性复合介质和随机复合介质的研究。本项目研究了弹性波和声波在固态复合介质中传播时受强散射作用时出现的新的物理现象和特征。首先，基于有效介质理论，计算固体复合介质中弹性波的色散关系，给出弹性波准模式，并解释其产生的原因，它是由弹性波的强散射作用而产生，并了解弹性波在固体随机介质中的传播特性，发现准模式的波速与散射体的填充率有着重要的关系；第二，研究了缺陷（局部无序）对声波或弹性波在周期复合介质系统，即声子晶体中传播的影响，局域态强烈的依赖着缺陷的位置，并可利用缺陷设计成多通道波导。同时比较了弹性波在固态随机复合介质与周期性复合介质中传播时产生的传播模式的本质关系。第三，研究了兰姆波在固态准声子晶体板中的传播模式的研究。在周期排列的复合弹性盘中，获得了兰姆波禁带，并给出了禁带产生的机理，在低频区域获得了局域共振机制下产生的兰姆波禁带，并获得了温度及各项异性材料对禁带的影响规律，通过比较发现，它和声子晶体体波禁带特性有着一定的差别。项目基本按原计划进行完成任务，发表相关论文8篇，其中7篇被SCI收录，1篇被EI收录。申请发明专利3项。本研究丰富了复合介质中经典波的研究内容，为新型声学复合材料的设计提供重要的理论依据。