专栏名称: VAOne声学仿真小本领
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每日新文 | 具有优异抗损伤和低频宽带吸声能力的层次化多功能手性超材料的激光增材制造

VAOne声学仿真小本领  · 公众号  ·  · 2024-11-05 09:00

正文

文章简介

这篇文章介绍了一种新型的分层多功能手性超材料（HMCM），它通过激光粉末床熔融技术制造。
  1. 创新材料 ：提出了一种新型的HMCM，旨在解决冲击能量危害和低频噪声问题，这是传统材料或超材料难以同时应对的挑战。
  2. 结构设计 ：HMCM的基本单元是具有内部扩展管的腔体谐振器，这些单元具有分层的手性配置。
  3. 性能研究 ：通过实验、数值模拟和理论分析，系统地研究了HMCM的抗损伤性能。
  4. 几何参数优化 ：研究了HMCM的几何参数，如距离比和壁厚分布，这些参数对材料的吸能性能有显著影响。
  5. 能量耗散 ：确定了特定的几何配置可以显著增强HMCM耗散能量的机制。
  6. 声吸收能力 ：实验、数值和理论证明，设计的HMCM在425 Hz至553 Hz的频率范围内具有准完美的宽带声吸收能力，平均吸声系数超过0.9。
总的来说，这篇文章展示了一种新型超材料的设计和制造，它在能量吸收和声学性能方面具有显著的优势，为相关领域的研究和应用提供了新的方向。

摘个要先：




传统材料或先进的人工工程超材料无法有效应对冲击能量危害和低频噪声的双重挑战。迫切需要能够解决这一多物理场耦合问题的多功能材料。在这里，提出了一种通过激光粉末床熔融技术制造的分层多功能手性超材料（HMCM），用于抗损伤和低频宽带声吸收能力。选择了具有内部扩展管的腔体谐振器作为主要单元。通过实验、数值和理论方法系统地研究了HMCM的抗损伤性能。在多功能手性超材料上实施了吸能设计和优化，以探索几何参数（包括距离比和壁厚分布）对压碎阻力的影响。确定这些参数的特定配置显著增强了HMCM耗散能量的机制。此外，设计的超材料已通过实验、数值和理论方法被证明在425 Hz至553 Hz的目标范围内具有准完美宽带声吸收，平均吸声系数超过0.9。总的来说，这项工作不仅为设计多功能超材料提供了一个有希望的解决方案，还突出了增材制造技术在开发这类复杂材料中的潜力。



(a)分层多功能手性超材料原理图和第一层单一超材料组件几何拓扑图：(b)爆炸图，(c)横切面图，(d)纵切面图。

(a) LPBF制作过程示意图；(b)成品试样。

HMCM (a)碰撞耗能和(b)吸声的有限元模型。







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