人工周期结构中弹性波的传播——振动与声学特性 温激鸿 等 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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温激鸿 等 著

图书标签:

• 人工周期结构
• 弹性波
• 传播
• 振动
• 声学
• 声学特性
• 周期结构
• 材料力学
• 振动学
• 数值模拟

店铺： 南源图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030445643

商品编码：17819025877

包装：平装

出版时间：2016-01-01

图书基本信息
图书名称	人工周期结构中弹性波的传播——振动与声学特性	作者	温激鸿 等
定价	128.0元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030445643	出版日期	2016-01-01
字数	452000	页码
版次	31	装帧	平装
开本	B5	商品重量	0.4Kg

内容简介

作者简介

目录

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导语_点评_推荐词

文摘

序言

序言

好的，根据您的要求，我将为您撰写一份关于《人工周期结构中弹性波的传播——振动与声学特性》的图书简介，这份简介将详尽地描述该书可能涵盖的核心内容，同时严格避免提及任何与该书主题不符或过于程式化的描述。 --- 图书简介：人工周期结构中弹性波的传播——振动与声学特性 本书深入探讨了弹性波在人工周期结构（如超材料、光子晶体及声子晶体）中传播的基本物理机制、数学建模及其声学和振动特性。在当代材料科学与工程领域，设计具有特定波传播调控能力的结构已成为前沿研究热点。传统材料的宏观特性受限于其本征的化学组成和微观晶格结构，而人工周期结构则通过精巧设计的几何排列和周期性单元，实现了对波的传播路径、速度、频率选择性乃至手性等特性的有效操控。 本书聚焦于弹性波——即固体介质中机械振动的传播——在这些人工周期结构中的复杂行为。弹性波涵盖了从低频的机械振动到高频的超声波范围，其特性在无损检测、隔振降噪、能量收集以及新型传感器的设计中扮演着至关重要的角色。 第一部分：理论基础与周期性介质的弹性动力学 全书首先建立起理解弹性波在周期结构中行为的坚实理论基础。这包括对经典弹性理论的系统回顾，特别是对于非均匀介质中弹性波方程的推导和求解方法。重点阐述了布洛赫定理（Bloch's Theorem）在描述具有平移对称性的周期结构中波传播特性的核心地位。 在数学工具方面，本书详细介绍了能带理论（Band Theory）在弹性波领域中的应用。通过将结构视为一系列相互耦合的振动单元，利用普洛克求解法（Floquet-Bloch Analysis）或平面波展开法（Plane Wave Expansion Method, PWE），构建出周期性结构的色散关系（Dispersion Relation）。色散关系是理解波传播特性的关键，它揭示了特定频率范围内的波是否允许传播（能带）以及被禁带（Band Gaps）的存在。深入分析了禁带的形成机理，包括布拉格散射机制和共振散射机制，以及如何通过改变周期单元的几何参数来调控禁带的宽度和位置。 第二部分：声子晶体与弹性波的禁带调控 声子晶体是本书的核心研究对象之一。声子晶体是人工周期结构中用于调控声学和弹性波的典型代表。本书详细剖析了一维、二维和三维声子晶体的结构设计原理，并着重探讨了弹性波的纵波（P-wave）和横波（S-wave）在这些结构中的独立或耦合传播特性。 研究内容涵盖了： 1. 结构参数对禁带的影响： 考察了晶格常数、单元的填充比、材料的相对杨氏模量和密度如何系统性地影响禁带的频率范围和深度。 2. 各向异性与倾斜结构： 分析了当周期性单元被设计成非对称或倾斜排列时，弹性波在结构中表现出的显著的各向异性传播特性，包括群速度的矢量特性。 3. 局域共振效应： 深入讨论了如何利用单元内部的局域共振模式（Local Resonance Modes）来产生亚波长（Subwavelength）的负有效质量密度，从而在远低于布拉格散射阈值的低频区域实现有效的隔振或滤波。这种亚波长调控能力是人工周期结构区别于传统周期结构的关键特征。 第三部分：新型声学与振动特性分析 本书的后半部分着重于将理论分析应用于实际的声学和振动工程问题，探讨了周期结构所带来的新颖现象。 1. 负折射与超材料效应： 阐释了在特定频率下，周期结构可能表现出负的有效弹性模量或密度，导致弹性波出现负折射现象。这为实现完美透镜（Superlens）和隐身器件（Cloaking Devices）提供了理论基础。详细分析了实现负折射所需的结构单元设计原则，特别是如何通过耦合振动模式来构建具有负有效参数的超材料。 2. 边界态与拓扑绝缘体： 引入了拓扑物理的概念，解释了在具有特定对称性破缺的周期结构边缘，如何稳定地存在拓扑保护的边界态（Topological Edge States）。这些边界态对缺陷和无序具有极强的鲁棒性，使得弹性波可以在复杂路径上无损耗地单向或特定路径传播，这在构建抗干扰的机械滤波器和波导方面具有革命性的潜力。 3. 振动控制与能量耗散： 结合实际应用，本书探讨了周期结构在主动和被动振动控制中的应用。这包括设计能够有效吸收特定频率振动能量的机械阻尼器，以及如何通过引入非线性或耗散单元到周期结构中，实现对弹性波的更精细化控制，例如频率锁定（Lock-in）现象。 4. 缺陷模式与传感： 分析了周期结构中引入周期性缺陷所产生的局域态（Localized States）。这些缺陷态的频率通常落在禁带内，其共振频率对外界微小扰动（如温度、压力或外部负载）极其敏感，为设计高灵敏度的机械传感器和生物传感器提供了新的思路。 结语 本书内容层次分明，理论推导严谨，并辅以大量的计算实例和物理图像，旨在为从事固体物理、声学、材料科学以及机械工程领域的研究人员、研究生和工程技术人员提供一份全面且深入的参考手册，以期推动弹性波在人工周期结构中的基础研究及其工程化应用。本书强调了从微观结构设计到宏观波传播特性的完整物理链条的理解与调控。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我难以忘怀的是它所流露出的那种跨学科的视野和对基础科学的敬畏。在探讨周期性结构时，作者不自觉地将声学、电磁学甚至量子力学中的布洛赫定理进行了类比和迁移，展示了物理学基本原理在不同领域的普适性。这种横向联系的能力，是很多专业化过深的研究者所欠缺的。它让我反思，我们是否过度将“弹性波”视为一个独立的领域，而忽略了它与其它波动现象在数学描述上的同源性。整本书的行文风格沉稳、内敛，没有过多华丽的辞藻，每一个句子都承载着明确的学术意图。它不是一本用来消遣的读物，而是一份需要沉下心来、带着笔和草稿纸去研读的学术文献。读完之后，你会有一种“茅塞顿开”的充实感，仿佛自己的知识体系中，关于波动传播的“几何”和“代数”部分都被重新梳理和加固了，这对于任何严肃的科研工作者都是无价的体验。

评分☆☆☆☆☆

从排版和呈现方式来看，这本书体现了科学出版社一贯的高水准，但更重要的是，它在内容组织上展现了一种独特的“渐进深入”的叙事哲学。开篇并没有急于抛出最复杂的数学公式，而是首先建立起一个清晰的物理图像，例如，如何用偏微分方程描述一个微小的体积元的受力与变形关系。随后，作者巧妙地引入了傅里叶变换和格林函数等数学工具，逐步将问题从时域推进到频域，再到波数空间。这种层层递进的结构，极大地降低了理解复杂概念的门槛。对于初次接触弹性波传播领域的硕士生来说，这本书可以作为一本优秀的导论教材，它不会让你在第一章就被晦涩的符号吓退。同时，对于资深研究人员，书后附带的最新研究综述部分，又提供了足够的信息量来跟进该领域的最新动态。这种兼顾广度与深度的布局，使得它在不同层次的读者群中都能找到自己的阅读价值，实属不易。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，阅读过程中我感受到了作者对于“非线性”效应的关注，这在当前的弹性波研究中是越来越被重视的一个方向。虽然书名聚焦于“弹性波”，但其中关于材料阻尼和能量耗散的章节处理得尤为细致。特别是对迟滞现象和温度依赖性的讨论，它们不再是简单地作为修正项被提及，而是被纳入了主体框架进行系统分析。我尤其欣赏其中关于“结构化耗散”的建模思路，它暗示了波的传播不仅受材料本构关系制约，更与结构本身的微观排列息息相关。这提醒我们，在设计高精度传感或隔振系统时，不能仅仅依赖于平均的宏观参数。这本书的深刻之处在于，它鼓励我们去探究那些常常被简化掉的“噪声”和“损耗”，并试图将这些看似负面的因素转化为可利用的物理信息。这种对细节的执着，是推动一个领域向前发展的关键动力。

评分☆☆☆☆☆

这部著作的出版，对于我们研究材料科学和地球物理学的同仁来说，无疑是一场及时的雨露。首先映入眼帘的是其严谨的学术态度和深厚的理论功底。作者显然在波动方程的求解、边界条件的处理上倾注了大量心血，每一个推导都仿佛经过了无数次的打磨，力求精确无误。我特别欣赏其中对复杂介质中波速各向异性的分析，这部分内容绝非泛泛之谈，而是深入到了晶体结构、微观形貌与宏观弹性响应之间的内在联系。例如，在讨论非均匀介质的波场快慢时，书中引入的数值模拟方法，结合了有限元和谱方法的优势，使得原本抽象的数学模型变得可感、可验证。对于那些希望从理论层面深入理解弹性波在复杂结构中行为的读者，这本书提供了一个极其坚实的理论基石，它不仅仅是知识的罗列，更是一种科学思维方式的引导，促使我们去思考：在这些精妙的数学框架背后，究竟隐藏着怎样的物理真谛。阅读过程中，时常能感受到作者试图将前沿研究与经典理论完美融合的匠心，这使得本书的知识密度极高，但又不失清晰的逻辑层次。

评分☆☆☆☆☆

我从一个应用物理的角度来审视这部作品，最让我感到惊喜的是它对实际工程问题的映射能力。现阶段，很多关于材料无损检测（NDT）的研究往往停留在现象描述层面，缺乏对底层物理机制的深刻剖析。而本书似乎弥补了这一空白。它不仅阐述了弹性波在不同界面上的反射、折射规律，更进一步探讨了由于结构缺陷或残余应力导致的波形畸变和频散现象。书中关于“周期性结构”的处理手法尤其值得称道，这直接关联到光子晶体、声子晶体等新兴材料的设计原理。我尝试将书中的某些解析解套用到我正在进行的一个复合材料分层结构的疲劳评估模型中，发现其预测精度明显优于传统基于均匀介质假设的模型。这种理论与实践的无缝对接，让这本书的价值远远超出了纯粹的学术探讨，它更像是一本指导工程师和研究人员解决实际难题的“工具书”，充满了实操层面的智慧和洞察力。