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摘要
针对低频瑞利表面波，利用周期结构的带隙特性，设计了层状土壤上地震超表面波屏障。通过理论推导和有限元方法获得并比较了地震超表面中垂直谐振器的表面波频散关系，揭示了谐振器与瑞利波的耦合机理。此外，研究了有限长度超表面的衰减特性和力学行为，讨论了谐振器质量和超表面长度对表面波衰减性能的影响。在此基础上设计了频率递减的梯度地震超表面，并进行了频域和时域分析。结果表明：有限元模型的数值解与解析解吻合较好，一阶表面模式在共振时会与谐振器发生强耦合，其余的高阶表面模式会穿过均匀介质中存在的表面波带隙；有限长度超表面在谐振频率处可以显著减小输出表面的地震动；合理增加谐振器质量或超表面长度可以实现表面波宽带衰减；梯度地震超表面拥有更宽的衰减区和更显著的衰减效应。
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