波动现象作为一种常见的物质运动形式广泛存在于自然界与人们的生活中,如电磁波、光波、声波、水波、地震波和在固体中传播的波等。波的传播和控制问题一直是众多科学家和工程师所关注的一个研究热点。近些年来,超表面的提出打破了传统意义上波的调控方法,其原理是通过在表面或界面上引入相位梯度来对波前进行任意调控。目前关于超表面的研究在电磁学和声学领域比较成熟,在弹性超表面的研究相对较少,尤其是对Rayleigh表面波的调控研究。Rayleigh表面波是地震波的主要组成成分之一,对它的调控是至关重要的。本文基于广义Snell定律和螺栓-螺帽工作原理设计了一种可重构弹性超表面用于调控Rayleigh表面波,通过调节单胞中螺帽的旋进深度从而实现了结构的几何重构,进而实现不同功能间的相互转换,比如异常折射、点聚焦、自弯曲波束等。本文的主要内容有:1.推导了广义Snell定律的表达式;提出并设计了以螺栓-螺帽结构为基础的可重构单胞及功能单元,通过调节螺帽的旋进深度来改变结构的共振特性从而调节透射波的相位和透射率。确定了功能单元的有限元计算模型,并对其调节性能进行了有限元数值模拟。2.设计了单层可重构的弹性超表面对Rayleigh表面波进行波前调控。首先通过广义Snell定律分别计算出实现异常折射、点聚焦、贝塞尔波束、圆弧自弯曲以及半抛物线自弯曲波束等功能时的相位分布函数。然后根据相位/幅值与旋进深度的对应关系即可得到超表面各单胞的旋进深度。最后通过有限元软件Comsol Multiphysics模拟计算,证实了所设计的超表面能够灵活并且有效的完成上述各种功能及不同频率的切换。3.设计了双层可重构的弹性超表面,阐明了非对称传输及非对称聚焦的工作原理,实现了Rayleigh表面波的非对称传输以及非对称聚焦功能,可以精准控制表面波经过双层超表面结构后的折射角或聚焦位置。本文设计了以螺栓-螺帽结构为基础的可重构单胞和功能单元,构建了单层和双层的可重构弹性超表面,对Rayleigh表面波进行波前调控,分别实现了异常折射、点聚焦、贝塞尔波束、自弯曲波束、非对称传输和非对称聚焦等功能。同时本文也考虑了不同的工作频率。本文研究对新型表面波器件设计有着重要的指导意义,同时为地震波的研究提供了一个新的思路。