一种具有动态磁负刚度薄膜声学超材料的低频隔声特性

作     者：胥强荣 朱洋 林康 沈承 卢天健 Xu Qiang-Rong;Zhu Yang;Lin Kang;Shen Cheng;Lu Tian-Jian

作者机构：南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 南京航空航天大学多功能轻量化材料与结构工信部重点实验室南京210016 

基　　金：南京航空航天大学研究生科研与实践创新基金(批准号:xcxjh20210106) 国家自然科学基金(批准号:11502110,11972185) 机械结构强度与振动国家重点实验室开放基金(批准号:SV2018-KF-01)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年第71卷第21期

页      码：176-191页

摘      要：为提升薄膜/板状结构的低频隔声特性,本文提出一种具有动态磁负刚度的新型准零刚度薄膜声学超材料.首先,应用等效磁荷理论推导了动态磁负刚度;然后,基于伽辽金法建立了有限尺寸下薄膜/板结构的隔声理论模型.通过理论分析、数值仿真及实验测试相结合的方法,从结构模态、振动模式、平均速度、相位曲线、等效质量密度和等效弹簧-质量动力学模型等多个角度对其低频(1—1000 Hz)隔声机理开展了研究.结果表明:在初始薄膜张力一定时,减小磁间隙或增大剩余磁通密度均可增大动态磁负刚度,进而减小隔声峰值频率,增加隔声带宽,实现了较宽频段下的有效低频隔声;进一步,当磁间隙大于第二临界磁间隙小于第一临界磁间隙时,结构的一阶模态共振消失,对应隔声谷值大幅提升,显示出超宽频段的隔声效果.这种利用动态磁负刚度改善模态共振导致的低频隔声谷值的方法对薄膜/板型低频隔声超材料的设计具有重要的理论指导价值.

主 题 词：薄膜声学超材料 可调隔声 磁力负刚度 低频宽带 

学科分类：08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.71.20221058

馆 藏 号：203115486...