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基于齿形特性设计了两种新型齿形超材料，即一阶齿形超材料（FOTM）和二阶齿形超材料（SOTM）。与FOTM （184.5 Hz）的值相比，SOTM产生了超低的带隙（102.6 Hz）。在前24阶色散曲线中，FOTM和SOTM的带隙覆盖率分别达到68.5%和74.1%。即使低于500 Hz的带隙覆盖率仍然达到34.1%和44.8%。而FOTM拥有最大带宽（688.4 Hz）。其次，根据振动模态分析了齿形超材料带隙的产生机理。通过等频轮廓、群速度和相速度分析，其中心部分和齿状韧带部分的旋转振动耗散了弹性波能，产生了带隙。最后，研究了核心齿状韧带宽度和长度对FOTM和SOTM带结构的影响。对于FOTM和SOTM，增加核心齿状韧带高度导致带隙减小。该设计具有优良的带隙特性，满足轻量化设计的要求，为多低频宽带提供了一种新颖的解决方案。![]()
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设计了一阶齿形超材料（FOTM）和二阶齿形超材料（SOTM）。分析了带结构、有限周期结构的传输特性以及带隙的启闭机理。主要结论如下：(1)FOTM和SOTM在色散曲线的前24阶内均产生11个完整带隙，带隙覆盖率分别为68.5%和74.1%。此外，最低带隙达到102.6 Hz。(2) FOTM和SOTM的有限周期结构的衰减区和带隙频率范围匹配良好，振动衰减峰值分别达到880和1165。(3)对于FOTM和SOTM，通过改变核心齿状韧带的长度和高度，可以成为实现可调带隙特性的突破口。
本研究为超材料拓扑设计中的低频减振降噪提供了一种策略，对多种低频减振降噪超材料的设计具有重要的指导意义。
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