纳米科技的快速发展迫切需要对材料小尺度下的力学性能进行定量化测试与表征.将声学和原子力显微镜相结合的扫描探针声学显微技术(Atomic Force Acoustic Microscopy,AFAM)是近年来发展的一项定量化纳米力学测试方法,具有高分辨和无损的优势.论文围绕AFAM这一测试技术,首先详细论述了AFAM弹性力学性能和粘弹性力学性能定量化测试的基本原理以及两种成像模式;随后对AFAM方法研究相关的进展进行了分析和归纳;接着对AFAM在纤维增强复合材料、智能材料、生物材料、纳米材料和薄膜中的应用进展进行了综述;最后对AFAM进行了总结和展望.
基于螺旋声学黑洞的波导吸振器(waveguide absorber,WGA)是为解决声学黑洞尖端厚度过薄、截止频率较高等问题而提出的新构型,目前其设计方法、耗能机理和减振应用效果有待进一步研究.研究基于几何声学理论和欧拉-伯努利梁理论,提出了WGA的设计方法,构建了WGA材料参数和几何参数选取的理论模型,通过数值仿真揭示了WGA设计参数对弯曲波波数虚部的影响规律,阐明了几何参数对于截止频率的调控机制,进一步从时域和频域的角度分析了WGA的弯曲波耗散机理.开展加筋板减振实验研究对比验证了设计方法的可靠性和WGA的减振效果.结果表明,研究提出的设计方法可使WGA在更大尖端厚度的条件下获得更低的反射系数和截止频率,在降低加工难度的条件下提高其减振效果和适用范围.安装WGA后的加筋板在10~1000 Hz内加速度级降低可达26 d B,减振效果显著优于等质量阻尼层.新设计的WGA具有易安装、减振频带宽、低频减振效果好和对结构固有振动特性影响小等优点.研究为WGA的设计及其在结构减振工程中的应用提供了指导.
