表面波の伝搬を制御するために、エンジニアがメタサーフェスを設計する(Engineers design metasurfaces to help control surface wave propagation)

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長さスケールの波動制御の可能性を示唆する研究成果を報告 The work has potential implications for wave control across length scales, researchers report

2023-03-01 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ペンシルバニア州立大学の研究者らが、地震や爆発などの表面波を制御するために、最適化技術を使用して「メタサーフェス」と呼ばれるシートを設計したと報告している。
このメタサーフェスは、象や船の形状をした共鳴構造を用いて、表面波の周波数と密度を合わせることで、波の伝播を止めることができる。
この研究は、電子機器や構造物の健全性診断に使用される表面波フィルタリングや操作にも応用される可能性がある。研究チームは、この最適化技術をさらに一般化し、音響などの他の領域で波の制御に使用することができるとしている。

<関連資料>

トポロジー最適化を用いたS0ラム波制御のための共振エラストダイナミックメタサーフェスの設計 Design of resonant elastodynamic metasurfaces to control S0 Lamb waves using topology optimization

Daniel Giraldo Guzman,Lalith Sai Srinivas Pillarisetti,Sashank Sridhar,Cliff J. Lissenden,Mary Frecker and Parisa Shokouhi
JASA Express Letters  Published:09 November 2022
DOI:https://doi.org/10.1121/10.0015123

Figure

ABSTRACT

Control of guided waves has applications across length scales ranging from surface acoustic wave devices to seismic barriers. Resonant elastodynamic metasurfaces present attractive means of guided wave control by generating frequency stop-bandgaps using local resonators. This work addresses the systematic design of these resonators using a density-based topology optimization formulated as an eigenfrequency matching problem that tailors antiresonance eigenfrequencies. The effectiveness of our systematic design methodology is presented in a case study, where topologically optimized resonators are shown to prevent the propagation of the S0 wave mode in an aluminum plate.

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