报告题目：基于含点缺陷穿孔超材料板增强声波和弯曲波能量收集研究

报告时间：2024年5月10日（周五） 上午9:00-10:30

报告地点：建筑工程学院8#101

报告人：金峰

报告人单位：西安交通大学航天航空学院

报告人简介：金峰，工学博士，博士生导师，教育部“新世纪优秀人才”。 本科毕业于西北工业大学飞行器结构强度专业，后获得固体力学博士学位。现任西安交通大学航天航空学院教授，“多功能材料与结构”教育部重点实验室副主任，中国力学学会智能材料与结构工作组组员，中国振动工程学会防护工程分委员会委员，南京航空航天大学客座教授，“多功能轻量化材料与结构”工业与信息化部重点实验室学术委员会委员。长期从事超轻多孔材料与结构力学设计与实际应用、智能材料与结构压电电子学、挠曲电电子学等方面的理论分析与数值模拟工作。曾主持国家重点基础研究”973”计划项目课题一项，国家重点研发项目课题一项，国家自然科学基金项目5项，其他横纵向科研课题约10项，发表学术论文近百篇，被引用总数超过4200余次，个人H因子h=33。

报告摘要：设计了一种基于含点缺陷的穿孔双柱超材料板结构，旨在实现声波和弯曲波的双功能能量收集。该超材料由穿孔铝板上周期排布6×6阵列的橡胶双柱组成。通过引入缺陷态能够激发波局域化效应，进而提升声波和弹性波能量密度。随后在缺陷处放置压电片，可以有效地将局域的振动能转换成电能。首先，采用微分求积法求解第一共振模式下的边界频率，并通过有限元法验证了理论求解的准确性。然后，通过有限元仿真研究了孔径尺寸、电路边界条件和电路连接对声波和弯曲波的能量收集的影响，并对其影响机制进行了详尽的解释。数值结果表明：随着孔径尺寸的增加，波局部化性能显著增强；在电路单独连接的情况下，孔半径为1mm的俘能器从声波和弯曲波中转化的电压分别是半径为0mm的2.12倍和1.44倍。此外，电路边界条件和电路连接方式对缺陷带频率和相应的波局域化有显著影响，最终导致输出电能的不同。因此，本结果为超材料的俘能器的设计提供了明确的指导，推进其在微机电系统和高性能自供电传感器中的应用。

邀请单位：黄淮学院建筑工程学院 河南省结构力学与仿真计算国际联合实验室