本研究设计了由气囊局部谐振器组成的气动驱动超材料板,通过气压调节使带隙向低频偏移。采用有限元法计算了不同规压和几何参数下pmmm的带隙结构,分析了带隙的形成和调节机理。研究结论如下:
气动超材料的带隙特性可以通过气压调节来调节。带隙控制的机理是通过调节气压改变气囊局部谐振器的固有频率,从而实现主动带隙控制。
随着表压的增大,弯曲波的带隙向低频方向移动,但带宽减小。在气压调节范围(0 ~ 50kpa)内,22 ~ 121hz的弯波可以有效衰减。
气压的增加不仅降低了带隙的开启频率,而且使整个带隙明显变宽。具体来说,表压从0增加到50 kPa,导致整个带隙的开启频率从36 Hz下降到22 Hz,而相对带宽从0.52增加到0.85。
由气囊和砝码组成的谐振元件可以进一步与其他装置集成,从而设计出控制方法丰富的多机构局部谐振器。例如,可以将压电材料引入安全气囊的内部空间,从而构建气动和压电驱动的微机电局部谐振器。此外,共振元件可以嵌入蜂窝结构中,从而开发出具有综合轻量化、承重和功能特征的结构。值得一提的是,气动超材料对外部刺激的响应速度有限。由于气动调谐需要气体在气室内流动,因此与电磁刺激(如电场或磁场)相比,气体流动的响应速度通常较慢。这可能会限制气动超材料在需要快速响应的应用中的实际有效性。
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