A multi-band elastic metamaterial for low-frequency multi-polarization vibration absorption

超材料 振动 极化(电化学) 材料科学 声学 频带 宽带 衰减 光学 物理 计算机科学 电信 带宽(计算) 化学 物理化学
作者
Shiteng Rui,Weiquan Zhang,Rihuan Yu,Xingzhong Wang,Fuyin Ma
出处
期刊:Mechanical Systems and Signal Processing [Elsevier BV]
卷期号:216: 111464-111464 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.ymssp.2024.111464
摘要

The vibration of engineering structures in actual practice occurs across numerous frequency ranges and includes diverse polarization modes such as bending, torsion, and expansion. Nevertheless, most reported elastic metamaterials are designed for a single frequency range or a single elastic wave mode, thereby making it challenging to simultaneously suppress the propagation of vibrational energy across multiple frequency ranges and polarization modes. To address this limitation, we propose a two-degree-of-freedom elastic metamaterial exhibiting a multi-frequency range elastic band gap and multi-polarization mode elastic wave band gap. By incorporating periodic vibration-absorbing units, gradient parameter vibration-absorbing units, and different polarization mode vibration-absorbing units to the actual equipment support structure, we achieve respective vibration attenuation enhancement, broadband vibration absorption, and multi-polarization mode vibration absorption. We systematically verify the effectiveness of our design through kinetic theoretical analysis, full-wave field simulations, and experimental tests. This metamaterial vibration absorption device can effectively meet the application requirements of complex vibration reduction involving multi-frequency ranges and modes in practical engineering, providing novel insights into equipment vibration and noise reduction design that holds significant reference value for engineering applications.
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