基于声学黑洞吸振器的夹层超材料浮筏系统宽带隔振研究

本文创新性地提出了一种夹层超材料浮筏(SMR)结构，通过将声学黑洞动态吸振器(ABH-DVA)与蜂窝框架结合，实现了84–775 Hz的连续隔振带。研究采用数据驱动优化方法，显著提升了浮筏系统的稳态（谐波激励下振动衰减）和瞬态（冲击能量耗散）性能，为船舶振动噪声控制提供了新思路。

　　

Highlight亮点

本研究开发的SMR在振动吸收方面展现出三大优势：夹层设计使弹性模量提升16.1%，同时保持轻量化；声学黑洞(ABH)的波捕获效应将有效隔振频带扩展至传统局域共振带隙之外；瞬态分析表明冲击能量衰减效率提高42.3%。

Vibration isolation of the system系统级隔振性能

基于筏体增强的振动衰减特性，本节通过三层耦合模型研究系统级隔振行为。分析表明：通过振动级差计算形成的宽频隔振带（84-775 Hz）被系统本征模式主导的共振峰打断，该现象揭示了ABH诱导的弹性波调控与共振模式耦合机制。

Data-driven optimization数据驱动优化

为优化SMR稳态/瞬态性能，建立以框架厚度h和ABH梁均匀厚度h_uni为变量的单目标优化流程（图11）。采用最优拉丁超立方采样(OLHS)探索设计空间，结合有限元分析与代理模型，最终参数组合使冲击响应衰减率提升19.8%。

Conclusion结论

1. 1.

   创新性提出FC-ABH单元构型，实现多尺度振动控制

2. 2.

   稳态分析显示加速度传递率在200 Hz以上降低15–25 dB

3. 3.

   瞬态优化使冲击能量半衰期缩短37%

4. 4.

   该设计为舰船减振提供了兼具高刚度与宽频隔振的解决方案