田字形地震超材料甚低频宽带隙机理
作者:李丽霞; 李鹏国; 贾琪; 李玲
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在地球上传播的地震波,主要包括体波和表面波,其中Rayleigh波对建筑物造成的破坏最大。针对Rayleigh波的振动控制,提出了一种场形超材料结构。与传统的地震超材料相比,这种超材料屏障由外部口形框架和内部嵌套十字形柱体组成,形成四个填充区。外部框架部分嵌入,具有高强度、柔性和灵活填充方式的特点。有限元法计算了田形超材料的能带结构和传输特性。通过分析带隙边界处的模态,可以看出,带隙的开口是由于圆柱体的局部共振造成的。结合带隙机制,柱结构中不同的土壤填充量可以改变柱的质量,形成不同的带隙,并产生VLF带隙。为了进一步拓宽带隙,设计并研究了正负梯度的质量填充方法,获得了3.3~13.1巴甚低频宽带带隙。在谐振频率,这两种隔离方法分别是Rayleigh波彩虹捕获和Rayleigh波到体波转换。最后,利用EI-Centro地震波进行了填充隔震墙的时程验证,加速度的最大振幅衰减超过80%,为地震超材料在减震隔震中的应用提供了新的设计思路和方法。