十一月 15, 2015

研究工作

研究领域

声波超材料及波动控制


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声波超材料是一类具有精心设计的微结构的复合材料,能够在宏观等效地具 有天然材料所不具有的反常性质,例如动态等效负质量密度,动态各向异性等效 密度,动态等效负模量,以及五模材料等。声波超材料在低频隔声隔振,声学超 分辨率成像,波动控制等方面具有重要应用前景。

波动控制的主要概念是通过设计各向异性和梯度渐变的材料属性分布来任 意控制声波传播,是一个典型的反问题,通常难以求解。近年来发展的变换声学 理论为这一问题提供了巧妙的直接求解方法,其理论基础是声波方程在任意曲线 坐标变换下具有形式不变性。由变换方法所的到的声学介质的属性要求只能通过 声波超材料实现。我们在波动背景下研究声波超材料的动态细观力学模型,发展 新的声波超材料微结构设计方法,同时也进行声波超材料的应用探索,例如声波 超分辨率成像和隐身斗篷等,以及相应的计算、制备和测试方法。

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复合材料和点阵材料的细观力学方法


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细观力学建立非均匀介质有效性质和微结构参数的关联,是复合材料设计的 重要理论基础。点阵材料由于具有优异的刚度-重量比而在工程实际中获得了广 泛应用。点阵材料同时具有很高的可设计性,很多学者提出了各种具有特异性质 的点阵材料,例如负 松比材料,手性点阵材料等,五模材料也可以被认为是点 阵材料的一种。我们致力于发展复合材料和点阵材料的新的静态和动态细观力学 方法,尤其是考虑在高阶连续介质(微极介质,Willis 介质)的框架下建立模型, 从而更合理地刻画其静态和波动行为。

大型结构振动抑制


柔性结构广泛应用于空间结构中,其结构的振动问题对航天器的安全和稳定 具有重要的影响。由于该类柔性结构具有质量轻、尺寸长、结构复杂等特点,传 统的理论方法很难描述该类结构的振动,而且结构振动很难消除。我们将研究基 于波动的柔性结构振动控制机理,建立以吸收回波为目的柔性结构主动、被动控 制策略并将其应用于大型空间结构中。

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微结构构型控制


航天器中广泛应用的轻质薄壁或薄膜结构,在力、热等载荷作用下容易出现 结构变形或失稳,进而严重影响结构的使用。因此,充分认识宏观、微观结构与 外激励的关系具有重要意义。我们将针对薄膜或薄壁结构,研究在多场耦合作用 下的结构响应,并通过设计非均匀材料或多级结构,实现对结构构型的有效控制, 并将其应用与大型薄膜展开天线以及微电子、生物医学等领域中。

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电场中的粒子行为


为保障月球表面探测活动的顺利进行,对探测装备进行尘埃防护十分必要。
月尘防护方法应当具有轻便、低能耗特点,并适合月表的恶劣环境。我们将利用 电磁场对尘埃颗粒进行操控,以此开发新的尘埃防护方法和技术,有效保护月表 探测器和月表探测活动不受月尘影响。

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