学术前沿 | 齿形声学超材料的多低频带隙及振动抑制性能研究

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-12-15 21:15

正文

本文设计了两种新型的齿形超材料，基于齿形特性，包括一阶齿形超材料（FOTM）和二阶齿形超材料（SOTM）。与FOTM（184.5 Hz）相比，SOTM产生了超低频带隙（102.6 Hz）。在前24阶色散曲线中，FOTM和SOTM的带隙覆盖率分别可以达到68.5%和74.1%。即使在500 Hz以下，带隙覆盖率仍可分别达到34.1%和44.8%。其中，FOTM具有最大带宽（688.4 Hz）。接下来，分析了齿形超材料的带隙生成机制，主要通过振动模式进行分析。其中心部分和齿形连杆部分的旋转振动能够耗散弹性波能量，并通过分析等频率轮廓、群速度和相速度产生带隙。最后，研究了核心齿形连杆的宽度和长度对FOTM和SOTM带结构的影响。对于FOTM和SOTM来说，增加核心齿形连杆的高度会导致带隙的减小。该设计展示了优异的带隙特性，满足了轻量化设计的需求，并为多低频宽带问题提供了新的解决方案。