可调谐的宽频带负体弹模量吸声超构材料

以局域共振思想为理论基础、亥姆霍兹共振器为结构单元,设计了一种可调谐的负体弹模量宽频带吸声超构材料。通过调节亥姆霍兹共振器开口孔径大小,调节超构材料的谐振频率。利用COMSOL多物理场仿真软件,模拟计算声学超构材料的透射谱;通过提取参数法,计算声学超构材料的体弹模量。计算结果表明：在谐振频率附近声学超构材料在实现负体弹模量的同时,还具有优良的吸声性能;将双层亥姆霍兹共振器周期性排列,构建了一种频率范围在970~1 300Hz的宽频带吸声超构材料。在吸声频带内,声透过率最低达到-22dB,吸声效果良好。采取将不同谐振频率亥姆霍兹谐振单元多层排列的方式构建超构材料,可以实现可听声频段任意带宽的负体弹模量和吸声。这种声学超构材料的提出能为宽频带负体弹模量吸声超构材料的设计提供一种全新的思路。

基于固体软板与空心圆柱双负声超常材料实现

在环氧树脂软板中周期性引入钢柱,利用其表面模集体共振激发,实现了负的有效质量密度响应.在空心钢柱周期性切缝构造亥姆赫兹共振腔结构,实现了负的体模量响应.复合以上2种结构,实现了质量密度和体模量同时为负的双负声超常材料.与现有的基于三维共振单元的双负材料相比,这种基于二维共振单元的双负超常材料结构更简单,易于制备.

一种具有宽频效应的声学超构材料

通过周期性排布具有不同谐振频率的亥姆霍兹共振器,构建了一种宽频带负体弹模量的声学超构材料.首先基于局域共振理论和有效媒质理论,阐述了负有效体弹模量产生的机理并给出了理论表达式,然后利用有限元仿真得到了该超构材料的透反射系数,并用提取参数法计算了有效体弹模量.结果表明,设计的超构材料在673-1245 Hz的宽频范围内实现了负有效体弹模量.这种设计思路为构建宽频带负声学参数超构材料提供了一种新途径.

亥姆霍兹共振器孔径长度对声学超构材料性能的影响

以亥姆霍兹共振器为结构单元构建声学超构材料,研究亥姆霍兹共振器开口孔径长度对声学超构材料的谐振频率、吸声性能及负体弹模量的影响.通过传递函数法得到声学超构材料的透射曲线;通过提取参数法得到声学超构材料的有效体弹模量.仿真计算结果表明,声学超构材料的谐振频率随开口孔径长度的增加而降低.通过改变HR的孔径长度,声学超构材料分别实现了中心频率为2 200Hz和1 660 Hz的深度吸声,并在相应频率附近实现了负有效体弹模量.