学术前沿 | 多带隙超材料板的振动-声学抑制

本文深入研究了集成有分组局部共振器（GLRs）的超材料板的振动和声辐射特性。GLRs由多个弹簧-质量共振器组成，这些共振器采用串联、并联和周期性排列等多种配置方式，研究表明，它们对板的结构性能有显著影响。本文采用先进的傅里叶级数方法来描述板的位移函数和表面声压。通过利用能量原理，建立了一个振动-声学耦合模型，以描述超材料板与外部声场之间的相互作用。该理论框架通过有限元方法仿真进行了严格验证，得到了高度一致的结果。 进一步探讨了局部共振带隙行为，结果显示，GLRs的排列和连接策略决定了带隙特性。多个共振器串联连接时，带隙数量增加，且衰减谷值更加明显；而多个共振器并联连接或周期性排列时，带隙数量保持不变，但带隙带宽显著增加。此外，传输特性评估验证了GLRs的振动阻尼效能，多个合并带隙中的弯曲波传播显著抑制。这些研究结果促进了对超材料中局部共振现象的理解，并为噪声与振动控制策略的开发提供了重要参考。