低頻振動(dòng)和噪聲控制問(wèn)題一直是人們面臨的技術(shù)難題，由于受到質(zhì)量定律等物理規(guī)律的制約，傳統(tǒng)的隔振/聲材料或結(jié)構(gòu)很難對(duì)其進(jìn)行有效的控制。近年來(lái)，局域共振型聲學(xué)超材料的提出，為通過(guò)亞波長(zhǎng)尺寸的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)低頻減振降噪提供了一種全新的思路。然而，目前在聲學(xué)超材料低頻減振降噪中，仍在力學(xué)模型的等效、帶隙形成和調(diào)控機(jī)制及實(shí)際工程應(yīng)用等方面存在著一些不足。本書(shū)針對(duì)低頻超材料在彈性波調(diào)控機(jī)理和減振降噪應(yīng)用方面面臨的關(guān)鍵理論及技術(shù)問(wèn)題，從新型力學(xué)模型的提出、帶隙的調(diào)控機(jī)制及實(shí)際的工程應(yīng)用詳細(xì)論述了以下的研究工作。 本書(shū)以如何利用局域共振型聲學(xué)超材料實(shí)現(xiàn)低頻振動(dòng)和噪聲的控制問(wèn)題為核心，深入分析了四種新型不同帶隙形成機(jī)理及調(diào)控方法的力學(xué)模型，并對(duì)工程中常用的減振桿、梁、板及隔聲材料的設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步探索，這些研究成果會(huì)進(jìn)一步豐富聲學(xué)超材料研究?jī)?nèi)容，同時(shí)為工程中的減振降噪方法提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
高南沙，男，工學(xué)博士，助理教授。2013.09—2016.06，西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院獲得博士學(xué)位；2016.07—至今，西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院助理教授；2017.09—2017.11，首爾大學(xué)先進(jìn)力學(xué)工程系訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者；2018.01—至今，西北工學(xué)大學(xué)船舶與海洋工程博士后流動(dòng)站作為博士后。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 聲學(xué)超材料的研究概述 4
1.2.1 聲學(xué)超材料的概念及其發(fā)展歷程 4
1.2.2 聲學(xué)超材料的基本特性 9
1.2.3 聲學(xué)超材料減振降噪研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 14
1.3 本書(shū)研究工作簡(jiǎn)介 17
第2章 聲學(xué)超材料減振降噪理論 20
2.1 引言 20
2.2 彈性波能帶理論 20
2.2.1 彈性波基本方程 20
2.2.2 晶格理論 21
2.3 帶隙特性的計(jì)算方法 24
2.3.1 傳遞矩陣法 24
2.3.2 有限元法 26
2.4 等效負(fù)質(zhì)量密度理論及其減振降噪機(jī)理解釋 27
2.5 本章小結(jié) 30
第3章 阻尼對(duì)聲學(xué)超材料振動(dòng)特性的影響 31
3.1 引言 31
3.2 一維單自由度聲學(xué)超材料等效力學(xué)系統(tǒng) 31
3.2.1 無(wú)阻尼時(shí)的等效力學(xué)模型 31
3.2.2 有阻尼時(shí)的等效力學(xué)模型 34
3.3 預(yù)估阻尼對(duì)超材料振動(dòng)特性的影響 37
3.3.1 阻尼對(duì)超材料原胞等效質(zhì)量的影響 37
3.3.2 阻尼對(duì)超材料色散關(guān)系的影響 38
3.3.3 阻尼對(duì)超材料整體傳輸率的影響 39
3.4 本章小結(jié) 41
第4章 新型輕質(zhì)蜂窩—薄膜低頻隔聲材料 42
4.1 引言 42
4.2 新型單自由度聲學(xué)超材料力學(xué)模型 42
4.3 新型輕質(zhì)蜂窩—薄膜低頻隔聲材料的研究 45
4.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及隔聲性能分析 45
4.3.2 低頻隔聲機(jī)理的數(shù)值驗(yàn)證 50
4.3.3 不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)隔聲量的影響 52
4.4 本章小結(jié) 57
第5章 基于諧振子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)控機(jī)理的新型雙自由度局域共振型聲學(xué)超材料 59
5.1 引言 59
5.2 新型雙自由度聲學(xué)超材料理論模型 59
5.3 雙自由度局域共振型減振梁 66
5.3.1 物理模型及其計(jì)算方法 66
5.3.2 局域共振梁振動(dòng)特性的計(jì)算結(jié)果及討論 69
5.4 雙自由度局域共振型減振板 74
5.4.1 物理模型及計(jì)算方法 74
5.4.2 局域共振型減振板振動(dòng)特性的結(jié)果與討論 75
5.5 局域共振型減振板振動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究 79
5.5.1 樣品的制作 79
5.5.2 實(shí)驗(yàn)方案 79
5.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論 80
5.6 本章小結(jié) 82
第6章 多參數(shù)均布陣列多自由度局域 共振型聲學(xué)超材料 83
6.1 引言 83
6.2 多參數(shù)均布陣列多自由度局域共振型聲學(xué)超材料理論模型 83
6.2.1 系統(tǒng)的等效負(fù)質(zhì)量 83
6.2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)負(fù)質(zhì)量的影響 87
6.2.3 色散關(guān)系及傳輸率 89
6.3 多參數(shù)均布陣列多自由度局域共振型減振板 92
6.3.1 物理模型及其計(jì)算方法 92
6.3.2 計(jì)算結(jié)果和討論 93
6.4 本章小結(jié) 96
第7章 基于梯度混合調(diào)控機(jī)理的聲學(xué)超材料系統(tǒng) 98
7.1 引言 98
7.2 梯度—Bragg散射型超材料桿 98
7.2.1 模型及計(jì)算方法 98
7.2.2 結(jié)果與討論 101
7.3 梯度—局域共振型超材料桿 106
7.3.1 模型及計(jì)算方法 106
7.3.2 結(jié)果及討論 108
7.4 梯度—混合構(gòu)型超材料桿 112
7.4.1 模型及計(jì)算方法 112
7.4.2 結(jié)果和討論 114
7.5 本章小結(jié) 119
第8章 徑向聲學(xué)超材料的低頻禁帶及應(yīng)用分析 121
8.1 引言 121
8.2 柔性板型徑向聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu) 121
8.2.1 模型及計(jì)算方法 122
8.2.2 結(jié)果和討論 125
8.3 環(huán)形加筋局域共振型徑向聲學(xué)超材料 131
8.3.1 鋁板環(huán)形加筋模型及計(jì)算方法 131
8.3.2 結(jié)果和討論 132
8.3.3 鋼板環(huán)形加筋局域共振型徑向聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu)模型及計(jì)算方法 138
8.3.4 結(jié)果和討論 140
8.3.5 環(huán)形加筋局域共振型徑向聲學(xué)超材料在管道隔振中的應(yīng)用分析 145
8.4 環(huán)形鏤空徑向聲學(xué)超材料輪盤(pán) 146
8.4.1 模型及計(jì)算方法 146
8.4.2 結(jié)果和討論 148
8.5 本章小結(jié) 164
第9章 斜環(huán)填料水下超材料的寬頻吸聲 167
9.1 引言 167
9.2 模型計(jì)算與理論分析 168
9.3 幾何參數(shù)對(duì)吸收性能的影響 174
9.4 結(jié)論 177
參考文獻(xiàn) 178
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