具有减振功能的混凝土超材料的带隙特性

摘要

基于局域共振理论,提出了一种新型减振材料—混凝土超材料的结构模型,并通过增加基体中谐振骨料的种类,增加了元胞的带隙数量.利用有限元法,对比分析了单、双以及三谐振骨料混凝土超材料元胞的能带结构、本征模态和衰减特性,研究了带隙的产生机理和影响因素,根据等效质量法推导了带隙计算式.结果表明:混凝土超材料元胞具有带隙特性,且随着基体中谐振骨料种类的增加,带隙数量增多,但每条带隙的宽度降低,谐振骨料种类与带隙之间存在一一对应的关系;带隙的起始频率由对应元胞散射体的平移振动决定,而截止频率则由对应元胞散射体与其他所有单元之间的反向振动决定;通过合理配置元胞的材料和几何参数,可以优化带隙的位置和宽度;等效质量法的带隙计算值与有限元法吻合良好,可用于多谐振骨料混凝土超材料元胞的带隙计算.