本文首先提出了一种利用周期加性声黑洞(ABH)吸收平板振动的复合结构。与传统的嵌入式abh不同,这种添加剂配置不再损害结构完整性。所建议的周期结构形成紧凑的声学功能材料。为了分析这种耦合结构的振动特性,采用高斯展开法(GEM)和零空间法(NSM)建立了理论模型,并通过有限元仿真进行了验证。随后,我们开发了二维波和瑞利-里兹方法(WRRM)来计算复杂的色散曲线,用虚部预测吸收能力。我们的研究结果表明,具有高损耗因子的ABH板的局部共振特征模主导了阻尼效应,掩盖了Bragg散射的作用。此外,阻尼层的引入证明在吸收宽频带的局部振动方面非常有效。此外,我们还对ABH顺序、中心厚度、ABH板厚度和ABH半径等方面进行了参数化分析。值得注意的是,后两个参数对阻尼性能有显著影响,主要是由于它们引入的附加质量。最后,我们研究了一个由4 × 4单元排列组成的有限板。当局部模态被激活时,这种复合结构显示出大量的模态损失因子。此外,在强制振动试验中,添加剂ABHs证明在减轻主板内部振动方面非常有效。
在本文中,我们提出了一种具有周期性加性声黑洞(ABHs)的新型复合材料板设计。与传统的嵌入式abh不同,需要减少主体结构厚度,我们提出的添加剂abh可以安全地附着在主体板上,保持其结构强度和刚度。ABH层可以通过螺栓连接等方法与主体结构集成,为板提供有效的振动吸收手段。
采用理论模型对耦合单元进行了表征。首先,利用之前建立的高斯展开法建立了两板耦合前的运动方程(宝石)。然后,采用零空间方法(NSM)在它们的界面处施加耦合条件,其实质是假设响应由约束矩阵规定的零空间基的线性组合构成。通过有限元仿真对耦合模型进行了验证。由于加性ABHs在主平板上的周期性分布,我们开发了一种波和瑞利-里兹法(WRRM),利用𝑘(𝜔)方法计算复杂的色散曲线。
复色散曲线的虚部可以有效地表征空间中弯曲波的衰减。在添加阻尼层之前,我们发现添加ABH主要表现为局部谐振器而不是波散射。一旦附加阻尼层,由于能量消耗,局部共振效应降低。同时,振动衰减在整个频率范围内被放大,没有
物质对波传播角的影响为:n = 0或n = n = 0。在此基础上,对ABH的几何参数𝑚、<s:1>𝑐、<s:1>𝑎和𝑟𝑎𝑏<e:1>进行了研究,结果表明,后两个参数对减振效果影响较大,较大的<s:1>𝑎和较小的𝑟𝑎𝑏<e:1>对减振效果更好。然而,人们必须小心与这两个参数相关的附加质量的迅速增加。最后,研究了一个4 × 4单元的有限板。对裸板、ABH板和组合结构的模态损失因子进行了比较,结果表明,局部模态受激时复合结构的模态损失因子非常大。
一旦施加外部点力,与裸露的均匀板相比,主板的均方速度(MSV)可以显着减轻。此外,还研究了强制振动形状,以直观地检查添加剂ABHs的阻尼性能。
总之,我们提出的周期性添加剂ABHs在吸收板振动方面表现出了显著的效率。该设计具有大量高损耗因子的密集局部模式,突出了其鲁棒性。在未来的研究中,有必要制造实验样品来验证本研究的发现。
此外,有趣的是,将附加ABH板作为一个独立的模块,可以放置在汽车或火车等振动源区域。
此外,进一步的研究可以指向探索所提出的复合结构的振动声学特性,潜在地扩大其在不同场景和应用中的适用性。例如,将复合材料结构卷成圆柱壳可能有助于减轻飞机或水下航行器等的振动声学问题。
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