声学超材料是人工制造的带有某种序构的复合结构,具有很多自然材料所不具备的超常物理性质,可用于波的调控。其中最基本的波动特性就是带隙的存在,即一定频率范围内的波在材料中传播时会大幅衰减,导致其无法透过这一材料。传统的声学超材料设计制备以后,几何结构无法改变,其工作频率也随之确定,故可调控的声学超材料具有更广泛的应用性,软材料作为一种具有大变形、易失稳特性的材料,可用于解决这个问题。本文主要关注软周期结构的后屈曲变形与表面波带隙,基于屈曲理论与能带理论,并借助有限元方法,通过数值仿真与理论分析相结合的方法,对二维含表面周期结构软材料的屈曲失稳特性和波动特性展开了系统深入的研究。主要内容和结果包括:1)通过在均匀软材料表面开圆形孔洞的方式,设计表面周期结构;在单元特征长度不变的条件下,讨论了圆孔结构几何参数对失稳特性与波动特性的影响;同时结合屈曲分析的结果,解释了结构在不同几何参数下失稳模式不同的原因。结果表明:圆孔结构具有两种失稳模式,取决于孔洞深度与孔间宽度的比值,结构发生模态转变时该比值随着孔洞半径的减小而减小;结构失稳的临界应变与孔洞深度与孔间宽度的比值成正相关,与孔洞半径呈负相关;结构具有表面波带隙,可通过调整加载程度和几何参数进行调控;结构失稳后能带普遍下降,表面波模态的数量增加,原有的带隙变窄或消失,低频处出现新的带隙;屈曲前增加结构的孔洞深度可打开新的带隙。2)通过改变孔洞的形状,设计了椭圆形、十字形、正方形和三角形孔洞表面周期结构;讨论了不同形状孔洞结构和几何参数对失稳特性与波动特性的影响;同时结合屈曲分析的结果,解释了结构在不同孔洞形状下失稳模式不同的原因。结果表明:椭圆、十字形孔洞结构与圆孔结构类似,具有两种失稳模式且取决于孔洞深度和孔间宽度,而方形与三角形孔洞结构只有其中一种失稳模式;孔洞形状对结构的能带特性有一定的影响,可通过改变孔洞形状的方法改变结构的带隙特性;椭圆和十字孔结构发生第一失稳模式时,能带和带隙下降,产生新的低频带隙;椭圆、十字和方形孔结构发生第二失稳模式时带隙变窄,三角形孔结构发生第二失稳模式时带隙变宽。3)通过在圆孔表面周期结构中增加一排孔洞以及引入硬夹杂,设计了双排圆孔表面周期结构和软硬复合表面周期结构;讨论了增加一排孔洞以及引入硬夹杂对结构失稳特性与波动特性的影响。结果表明:双排圆孔结构与圆孔结构类似,具有两种失稳模式且取决于第一排孔洞的深度;单、双排圆孔结构引入硬夹杂后,结构均发生第一失稳模式且不受孔洞深度的影响;双排圆孔结构与单、双排软硬复合结构失稳后能带均下降,原有带隙变窄或消失,产生新的低频带隙;引入硬夹杂后结构具有更宽且频率更低的带隙。总之,本文的研究结果表明,改变结构表面孔洞的大小、间距、深度、形状,或改变结构的压缩应变以及引入硬夹杂,可以改变结构的屈曲构型,从而实现结构对弹性表面波的可调性,为设计可调的表面波声学器件提供了新的途径。