波导吸振器的低频减振设计和应用

作     者：赵晓宇 吴卫国 林永水 Zhao Xiaoyu;Wu Weiguo;Lin Yongshui

作者机构：武汉理工大学理学院工程结构与力学系武汉430070 武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2023年第55卷第11期

页      面：2636-2646页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0704[理学-天文学] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51879208)。 

主　　题：螺旋声学黑洞 波导吸振器 加筋板 减振 

摘      要：基于螺旋声学黑洞的波导吸振器(waveguide absorber,WGA)是为解决声学黑洞尖端厚度过薄、截止频率较高等问题而提出的新构型,目前其设计方法、耗能机理和减振应用效果有待进一步研究.研究基于几何声学理论和欧拉-伯努利梁理论,提出了WGA的设计方法,构建了WGA材料参数和几何参数选取的理论模型,通过数值仿真揭示了WGA设计参数对弯曲波波数虚部的影响规律,阐明了几何参数对于截止频率的调控机制,进一步从时域和频域的角度分析了WGA的弯曲波耗散机理.开展加筋板减振实验研究对比验证了设计方法的可靠性和WGA的减振效果.结果表明,研究提出的设计方法可使WGA在更大尖端厚度的条件下获得更低的反射系数和截止频率,在降低加工难度的条件下提高其减振效果和适用范围.安装WGA后的加筋板在10~1000 Hz内加速度级降低可达26 d B,减振效果显著优于等质量阻尼层.新设计的WGA具有易安装、减振频带宽、低频减振效果好和对结构固有振动特性影响小等优点.研究为WGA的设计及其在结构减振工程中的应用提供了指导.