報(bào)告題目：基于含點(diǎn)缺陷穿孔超材料板增強(qiáng)聲波和彎曲波能量收集研究

報(bào)告時(shí)間：2024年5月10日（周五） 上午9:00-10:30

報(bào)告地點(diǎn)：建筑工程學(xué)院8#101

報(bào)告人：金峰

報(bào)告人單位：西安交通大學(xué)航天航空學(xué)院

報(bào)告人簡(jiǎn)介：金峰，工學(xué)博士，博士生導(dǎo)師，教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”。 本科畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度專業(yè)，后獲得固體力學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)任西安交通大學(xué)航天航空學(xué)院教授，“多功能材料與結(jié)構(gòu)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)智能材料與結(jié)構(gòu)工作組組員，中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)防護(hù)工程分委員會(huì)委員，南京航空航天大學(xué)客座教授，“多功能輕量化材料與結(jié)構(gòu)”工業(yè)與信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員。長(zhǎng)期從事超輕多孔材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用、智能材料與結(jié)構(gòu)壓電電子學(xué)、撓曲電電子學(xué)等方面的理論分析與數(shù)值模擬工作。曾主持國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究”973”計(jì)劃項(xiàng)目課題一項(xiàng)，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目課題一項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目5項(xiàng)，其他橫縱向科研課題約10項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文近百篇，被引用總數(shù)超過4200余次，個(gè)人H因子h=33。

報(bào)告摘要：設(shè)計(jì)了一種基于含點(diǎn)缺陷的穿孔雙柱超材料板結(jié)構(gòu)，旨在實(shí)現(xiàn)聲波和彎曲波的雙功能能量收集。該超材料由穿孔鋁板上周期排布6×6陣列的橡膠雙柱組成。通過引入缺陷態(tài)能夠激發(fā)波局域化效應(yīng)，進(jìn)而提升聲波和彈性波能量密度。隨后在缺陷處放置壓電片，可以有效地將局域的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。首先，采用微分求積法求解第一共振模式下的邊界頻率，并通過有限元法驗(yàn)證了理論求解的準(zhǔn)確性。然后，通過有限元仿真研究了孔徑尺寸、電路邊界條件和電路連接對(duì)聲波和彎曲波的能量收集的影響，并對(duì)其影響機(jī)制進(jìn)行了詳盡的解釋。數(shù)值結(jié)果表明：隨著孔徑尺寸的增加，波局部化性能顯著增強(qiáng)；在電路單獨(dú)連接的情況下，孔半徑為1mm的俘能器從聲波和彎曲波中轉(zhuǎn)化的電壓分別是半徑為0mm的2.12倍和1.44倍。此外，電路邊界條件和電路連接方式對(duì)缺陷帶頻率和相應(yīng)的波局域化有顯著影響，最終導(dǎo)致輸出電能的不同。因此，本結(jié)果為超材料的俘能器的設(shè)計(jì)提供了明確的指導(dǎo)，推進(jìn)其在微機(jī)電系統(tǒng)和高性能自供電傳感器中的應(yīng)用。

邀請(qǐng)單位：黃淮學(xué)院建筑工程學(xué)院 河南省結(jié)構(gòu)力學(xué)與仿真計(jì)算國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室