声子晶体/声学超材料结构的弹性波调控机理与低频声振控制

振动/噪声控制对舰船、飞机、火箭等重大装备的性能提升至关重要.振动/噪声通常以弹性波的形式传播,对弹性波行为进行调控是实现振动/噪声控制的有效手段.由于低频弹性波波长长、传递能力强,传统弹性波调控方法普遍难以实现低频声振高效控制,开展弹性波调控及低频声振控制新理论与新方法研究具有重大科学意义和应用价值.近年来,"声子晶体"及"声学超材料"新概念的提出为实现"人为操控弹性波传播"提供了新思路.声子晶体是由两种或两种以上弹性介质周期排列构成的复合声学材料.声学超材料是在声子晶体研究基础上发展的新概念,通常指由特殊设计的声学微结构单元按阵列化排布构成的新型复合声学材料,通过对其亚波长尺度的微结构单元(如局域共振单元)进行人工设计,可以使其产生低频带隙、动态负质量密度等一系列与自然材料迥然不同的物理性质,这为弹性波超常调控及低频声振控制提供了全新途径.类比声学超材料,通过在传统机械结构上引入人工微结构单元,可以构建出声学超材料结构,其具有类似声学超材料的超常物理特性,在低频声振控制领域应用前景广阔.该项目面向装备减振降噪重大需求,围绕声子晶体/声学超材料结构的弹性波传播特性展开系统深入研究,在弹性波调控新现象、新机理及低频宽带声振控制新特性、新方法方面取得了重要创新成果.