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题名多散射体驱动的混凝土超材料带隙减振机理
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作者
陈俊豪
李俣慧
陈国东
龙广成
谢友均
曾晓辉
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机构
内江师范学院建筑工程学院
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出处
《铁道科学与工程学报》
2025年第10期4561-4574,共14页
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基金
国家重点研发计划(2023YFB2604300)
国家自然科学基金资助项目(52078490)
+1 种基金
内江市基础研究与应用基础研究项目(2024NJJCYJNJSY014)
内江师范学院大学生创新创业训练计划资助项目(X2024009,X2024072)。
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文摘
混凝土超材料的减振性能主要取决于原胞的带隙特性,而带隙的宽度和数量直接影响其工作频率以及减振效果。针对这一问题,本文提出一种多散射体驱动的混凝土超材料,能够在不额外增加散射体、包裹层和基体等材料用量的前提下,进一步增大原胞的带隙数量和宽度,从而实现对弹性波的有效衰减。首先,通过有限元法分析多散射体驱动的混凝土超材料原胞的带隙特性;随后,探讨散射体设计参数在带隙位置和宽度调节中的影响规律;最后,进一步分析多散射体驱动的混凝土超材料的频响函数、时域响应和能量流动特征,揭示其带隙减振机理。研究结果表明:提出的多散射体驱动的混凝土超材料原胞能够产生2条局域共振带隙,且带隙宽度相较于单个散射体驱动的混凝土超材料原胞增大了85.7%;由于多个散射体的存在,中心散射体和外围散射体之间存在不同的耦合振动模式,其中第1带隙的产生主要以中心散射体为主导,外围散射体为辅助作用,而第2带隙的产生则主要以外围散射体为主导,中心散射体为辅助作用;当外围散射体减少到4个以下时,原胞将不会产生局域共振带隙;当激励频率位于带隙范围内时,多散射体驱动的混凝土超材料表现出显著的滤波特性和能量局域化现象,能量叠加并在一定频率内发生共振,形成能量屏障阻止弹性波的继续传播,从而实现弹性波的衰减。
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关键词
混凝土超材料
减振性能
带隙特性
散射体
能量局域化
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Keywords
metaconcrete
vibration reduction performance
bandgap characteristic
resonator
energy localization
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分类号
TU528.41
[建筑科学]
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