À partir d'un épicentre, les ondes de surface provenant de tremblements de terre, d'explosions et d'autres activités humaines peuvent se propager et causer des dommages. Ces vagues peuvent être contrôlées pour éviter les dommages et la destruction. Le filtrage et la modification des ondes de surface peuvent produire des propriétés souhaitables dans de petits appareils électriques à des échelles de plus en plus faibles.
Des chercheurs du Penn State College of Engineering ont maintenant créé des couches fabriquées à motifs avec des propriétés réglables appelées métasurfaces qui modulent les ondes de surface. Pour ce faire, ils ont utilisé une stratégie de conception tactique connue sous le nom de méthode d'optimisation de la topologie (TOM). L'équipe, dirigée par Parisa Shokouhi, professeur de sciences de l'ingénieur et de mécanique, a rapporté ses découvertes dans JASA Express Letters.
"Notre équipe multidisciplinaire a conçu une barrière de métasurface composée de structures résonnantes ou vibrantes pour empêcher les ondes de plaque de se propager à un endroit spécifique", a déclaré Shokouhi.
Les ondes de surface sont à longue portée et peuvent parcourir une longue distance sans perdre beaucoup d'énergie, mais les structures résonnantes de la barrière de méta-surface peuvent les arrêter.
Selon Shokouhi, "le contrôle des ondes dirigées a des applications à des échelles de longueur allant des dispositifs à ondes acoustiques de surface aux barrières sismiques utilisées dans l'électronique, l'évaluation non destructive et la surveillance de l'état des structures telles que l'examen des pipelines.
Les éléments résonnants de cette barrière sont accordés à une fréquence spécifique qui correspond à la fréquence cible prédéterminée des ondes de surface traversant une plaque d'aluminium. Shokouhi note que les chercheurs ont utilisé TOM pour formuler leur technique de conception en tant que problème d'optimisation de la topologie. La méthode d'optimisation de la topologie génère automatiquement des résonateurs de forme appropriée avec des caractéristiques de résonance et d'antirésonance spécifiées, afin de créer une bande interdite (une région sans propagation) autour d'une fréquence donnée. En conséquence, des méta-surfaces élastodynamiques localement résonnantes sont créées, selon Shokouhi.
« Dans cette recherche, nous montrons que la méthodologie peut être utilisée pour développer des résonateurs Lamb supprimant les ondes Lamb pour les métasurfaces. Mais quelle que soit la gamme de fréquences, cette technique peut être utilisée pour créer des métasurfaces résonnantes qui peuvent manipuler différents types d'ondes dirigées », a déclaré Shokouhi, notant que le TOM, qui a été créé dans les années 1980 pour résoudre les problèmes de conception structurelle, a été utilisé pour la première fois dans Par ici. Cette technique de conception méthodique peut être utilisée plus largement dans d'autres contextes tels que l'acoustique, offrant une stratégie potentielle pour la gestion des vagues.
Source : techxplore
Günceleme: 03/03/2023 09:48