一种局域共振型声学超材料的半解析建模与带隙机制研究

基于声学黑洞(acoustic black hole, ABH)弧形梁体积小且模态频率丰富的特点，将声学黑洞弧形梁作为附加结构周期分布在直梁上，达到促进局域共振效应和拓宽低频带隙的作用，由此构建一种新的局域共振型声学超材料。针对局域共振型超材料，采用高斯展开法，建立其半解析理论分析模型，基于零空间法处理其内部连接以及周期边界条件，并通过有限元法验证半解析理论分析模型的准确性。分析和计算其能带结构，研究结构参数以及ABH效应对布拉格带隙以及局域共振带隙的影响机理。研究结果表明，该半解析理论模型能够对结构的带隙进行有效计算，附加弧形ABH的陷波机制能够促进结构的局域共振效应并对主梁进行有效减振，为声学黑洞声学超材料的应用提供了新的思路。