作者介绍

高玉强，2023年获南京航空航天大学一般力学与力学基础博士学位，2023年到2025年于南京航空航天大学从事博士后研究工作。现为合肥工业大学机械工程学院副教授。主要从事超材料动力学设计与主动控制、弹性波传播机理、宽频减振隔振、超材料智能调控与多功能应用、非厄米超材料设计。在International Journal of Mechanical Sciences，Composite Structures、Acta Mechanica Sinica等国际期刊发表SCI论文18篇，研究论文被引400余次。主持国家自然科学基金青年基金，江苏省自然科学基金青年基金，入选2025年度中国振动工程学会高水平博士学位论文交流计划，获得江苏省卓越博士后计划资助，获得江苏省振动工程学会优秀硕博奖。

研究背景、选题意义、选题价值

        超材料/超结构是一类通过人工设计结构而获得自然材料所不具备的特殊物理性质的新型材料/结构。弹性波超材料在减振降噪、波动定向传输等领域展现出巨大的应用潜力，并在航空航天、海洋科技、交通运输以及地震防护等工程领域中发挥着重要作用。针对超材料普遍存在的带隙窄、可调性差、功能单一等关键问题，本文从超材料的被动调控到半主动调控再到主动控制开展了系统的研究，揭示了宽带可调、可编程及多功能集成的超材料波动调控机理，为宽频减振、滤波器、定向放大及弹性波单向传输等应用提供了理论与实验基础。

主要研究内容

        1. 提出多振子超胞结构设计，揭示了振子数目对负等效质量、带隙个数及带隙宽度的影响规律；在双原子局域共振模型明确了耦合带隙的形成机制，实验验证了带隙耦合现象及宽频隔振性能，在相同质量密度下相对带隙宽度较单胞提升三倍以上。

        2. 构建含多压电分流电路的压电超胞模型，提出基于遗传算法的带隙优化方法，实现多个局域共振带隙与Bragg带隙的高效耦合，并揭示不同衰减率对优化效果的影响规律。实验验证了不同衰减率下宽频可调节振动抑制的可行性。提出超材料构型设计与智能材料相结合的调控策略，形成兼具宽频振动抑制、滤波、可编程波导和负折射功能的多功能超材料。

        3. 提出非局部反馈控制主动超材料，构建对称/非对称反馈模型，揭示位移与速度反馈对能带、带隙及振动抑制的调控机制。发现非对称反馈可打破空间对称性，实现宽频非对称传播、定向放大及非厄米趋肤效应。引入数字编码，建立编码与宏观动力学特性的映射关系，实现带隙、传播方向和放大特性的可编程重构。

        4. 引入时滞控制器，研究其对超材料能带结构的影响。采用时滞控制可有效调节并拓宽带隙频率范围，增强振动抑制。为进一步拓宽带隙，建立了含时滞控制的超胞模型，基于遗传优化算法获得最优控制增益与时滞量，实现了最宽带隙及最大衰减率。

主要创新点

        1. 提出了多振子超胞局域共振超材料，发现了多带隙以及带隙耦合效应并阐明其物理机制，实验验证了带隙耦合现象，证明耦合共振是产生带隙耦合的核心机理。

        2. 提出一种压电材料与超材料构型协同调控策略，实现集隔振、滤波、可编程波导和负折射于一体的多功能超材料，并提出了压电分流电路的参数优化方法，实验验证了可调节的宽频带振动抑制。

        3. 提出了非局部反馈控制主动编码超材料，揭示了非局部反馈控制系统诱发的非对称控制力打破系统互易性的机制与控制系统中时滞对超材料能带演化的影响机制。