双层超材料板的带隙特征与隔声性能研究

通过设计槽形双环共振单元,构造正方点阵、三角点阵双层超材料板,采用有限元法计算他们的弯曲波低频带隙,而局域共振产生负的动态质量密度的频率段与带隙很好地吻合。对于相同晶格常数和材料组分条件下,在弯曲波带隙频率范围分析正方点阵、三角点阵双层超材料板的双环旋转角β、声波入射角θ对隔声量STL的影响。与常见同质量均质双层板比较,这种新型双层超材料板具有频率低、结构简单、体积小等优点,在减振降噪工程领域有着广阔应用前景。

双层超材料板的弯曲波超低频带隙特性研究

针对局域共振型双层超材料板,利用有限元法研究了几何参数与材料组分参数对弯曲波带隙的影响。通过优化计算得到较合理的参数,进而设计了附加钢质量块的ABSPMMA材料双层板,结果表明其在亚波长尺寸可以打开超低频54-65 Hz弯曲波带隙。将该超材料板建立等效弹簧质量系统,求解等效动态质量的负密度频率段与弯曲波带隙宽度很好地一致,并进一步阐述带隙产生机理。考虑板的隔声性能,分析了不同声波入射角对传声损失的影响,在带隙频率范围内的57 Hz点传声损失(STL)幅值均能取得最大值,这表明超低频带隙能够起到良好减振降噪效果,由此显示这种新型双层超材料板在工程领域具有广泛的应用。