船舶振动声学中的超材料设计理论与方法

本书系统介绍了作者在力学和声学超材料方面的多年研究成果，并结合船舶与海洋工程需求，阐述超材料在减振、降噪、抗爆、抗冲击及声隐身领域的应用。全书共13章，分为两大部分：第1章至第9章为第一部分，内容包括超材料设计理论与方法，给出任意泊松比、负刚度和带隙等超材料的设计理论与数值分析方法；第10章至第13章为第二部分，内容包括超材料在船舶与海洋工程领域的应用，介绍超材料及声学黑洞俘能器在舰船减振、抗爆、抗冲击和声隐身方面的应用，给出针对性的设计方法和设计示例。本书为船舶与海洋工程领域研究人员拓展专业知识、掌握振动噪声前沿新技术提供了丰富的资料。

杨德庆，船舶与海洋工程专业博士，上海交通大学船舶与海洋工程系教授，从事船舶与海洋工程结构振动、噪声、隐身和优化设计方面的教学与研究。中国造船工程学会船舶力学学术委员会委员，上海市振动工程学会理事。作为负责人承担完成国家自然科学基金、国家“863”计划、高等学校博士学科点专项科研基金、装备预先研究和高技术船舶等类别项目数十项，发表期刊论文140余篇。

第1章绪论
1．1船舶与海洋结构物振动
1．1．1振动系统的分类
1．1．2振动方程
1．1．3船舶与海洋结构物的流固耦合振动方程
1．2船舶与海洋结构物噪声
1．2．1船舶与海洋结构物声学的基本概念
1．2．2船舶与海洋结构物的声场
1．3超材料及超材料结构
1．3．1力学超材料
1．3．2声学超材料
1．3．3弹性波超材料
1．3．4超材料结构
1．4超材料在船舶振动声学中的应用
第2章构建振动和声学方程的基本原理及能带分析
2．1分析力学的基本概念
2．2分析力学的基本原理
2．2．1虚功原理与拉格朗日方程
2．2．2哈密顿原理
2．3最小总势能／余能原理与达朗贝尔原理
2．4振动方程的构建方法
2．5构建声学方程的基本原理
2．6声学控制方程（声学波动方程）的构建
2．6．1声波的运动方程、连续方程和物态方程
2．6．2声学波动方程和亥姆霍兹方程
2．7弹性波传播的能带结构分析理论
2．7．1布洛赫定理
2．7．2不可约布里渊区与能带结构
2．7．3频散关系计算的有限元法
第3章任意泊松比超材料的设计理论与方法
3．1材料泊松比与功能基元洎松比
3．2超材料设计的功能基元拓扑优化法
3．2．1超材料设计方法的分类
3．2．2超材料设计的功能基元拓扑优化法
3．2．3泊松比评价点的设置方法
3．2．4任意泊松比超材料设计功能基元拓扑优化法的数学列式
3．3负泊松比超材料的设计
3．3．1两类拓扑基结构及三类目标函数下负泊松比超材料的设计
3．3．2任意负泊松比超材料设计FETO法的精度
3．3．3基于3D打印的超材料试件制作
3．3．4负泊松比的结构模型测试验证
3．4正泊松比超材料的设计
3．4．1正泊松比超材料设计示例
3．4．2超材料设计结果的提取及泊松比验证
3．4．3正泊松比超材料承载性能的数值分析
3．5零泊松比超材料的设计
3．5．1基于FETO法的零泊松比超材料优化设计模型
3．5．2零泊松比超材料优化设计示例
3．5．3功能基元拓扑优化构型的提取与零泊松比验证
3．5．4零泊松比超材料的力学性能分析
……
第4章负刚度超材料设计理论与性能分析
第5章负刚度负泊松比超材料设计及其力学性能分析
第6章可承载的弹性波带隙超材料设计理论与方法
第7章超材料梁与超材料板的力学和声学性能
第8章超材料夹层圆环结构的设计与分析
第9章超材料圆柱壳的力学与声学性能
第10章超材料舰艇的振动与声学设计和性能分析
第11章舰船超材料防护结构的抗爆抗冲击设计
第12章船用声子晶体基座的设计与分析
第13章声学黑洞及其在船舶减振降噪中的应用
参考文献
索引