学术前沿 | 具有声学黑洞和局域共振的超材料双梁的振动衰减

本文提出了一种结合局部共鸣和布拉格散射机制的超材料双梁（MDB）结构。该结构采用了基于欧拉-伯努利梁理论的梁单元动态刚度矩阵模型。然后计算了梁的频率响应，结果显示在频率响应曲线上存在一个局部共鸣带隙以及两个布拉格散射带隙。并将其与声学黑洞（ABH）梁模型和局域共振（LR）梁模型进行了比较。此外，使用COMSOL Multiphysics进行有限元分析，比较了它们的色散曲线。该研究的主要结论如下：

(1) 与ABH梁模型和LR梁模型相比，MDB展现出更宽且更低的带隙范围。MDB同时具有LR带隙和布拉格带隙，这些带隙对带隙范围的宽度产生不同的影响。这一特性使MDB能够满足多激励源环境的需求。

(2) 本研究考察了不同参数对带隙范围的影响。梁高的增加导致局部共鸣带隙逐渐变窄，而带隙的下边界保持不变。同时，布拉格带隙向更高频率移动，带隙宽度持续扩大。相比之下，梁长的增加并未显著改变局部共鸣带隙的位置，但导致带隙深度减小。与此同时，布拉格带隙向更低频率移动，带隙宽度逐渐减小。此外，弹簧刚度的增加使局部共鸣带隙缓慢地向更高频率移动，而布拉格带隙大体保持稳定。