Gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu aşırı geniş bant aralıklı elastik metamalzemelerin bant yapısının hesaplanması

Bu çalışmada, gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu ultra geniş bant aralıklı elastik metamalzemelerin fononik bant yapısı elde edilmiştir. Bunun için, Bloch sınır koşulları olarak da bilinen periyodik sınır koşulları birim hücrelere uygulanarak farklı boyut ve geometrilere sahip atalet artırım mekanizmaları ele alınmıştır. İlk olarak, literatürde incelenen bir boyutlu, iki boyutlu ve üç boyutlu periyodik yapılardaki tipik dalga yayılım problemleri incelenmiş ve COMSOL Multiphysics ve ABAQUS/MATLAB programları ile kıyaslama çalışmaları yapılmıştır. Bu sayede, gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu elastik metamalzemelerin fonon bant yapısının doğru bir şekilde hesaplanabil- mesi için bu modeller test edilmiş ve doğrulanmıştır. Atalet artırım mekanizmaları karmaşık geometrilere sahiptir ve hesaplama maliyetleri çok yüksek olabilir. Bu yüzden, hem COMSOL Multiphysics hem de ABAQUS/MATLAB programları kullanılarak analizler yapılmıştır. Ayrıca bu programlar kullanılarak elde edilen sonuçların, 3×2 sekizyüzlü dizisinin frekans tepki fonksiyon sonuçları ile karşılaştırılması en doğru modelin belirlenmesini sağlamıştır. Bloch teoremini, gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu elastik metamalzeme gibi karmaşık bir sisteme uygularken birçok sorunla karşılaşma olasılığı çok yüksektir. Birçok problem arasından dört olası problem açıklanmış ve çözümleri sunulmuştur. Böylece, geometrinin karmaşıklığından bağımsız olarak herhangi bir geometrinin bant yapısının kolayca elde edilebileceği gösterilmiştir. Özetlemek gerekirse, literatürdeki üç boyutta en geniş bant aralığı bu yöntemle elde edilmiş ve bant aralığı, üst sınırın alt sınıra oranı 14.17 olup 6.37 - 90.26 Hz arasında bulunmuştur. Bu sayede, gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu elastik metamalzemenin çok geniş bir frekans aralığında her yönden gelen dalgaları engellediği gösterilmiştir.