Noise and Vibration Control ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (5): 85-92.

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Bandgap Characteristics in Acoustic Black Hole Beams Considering Shear Deformation and Rotational Inertia Effects

  

  • Received:2025-06-05 Revised:2025-09-16 Online:2026-10-18 Published:2026-10-15

考虑剪切与转动惯量效应的声学黑洞梁带隙特性研究

李敬,邓海华,余永丰,张琳   

  1. ( 汉江实验室,武汉430061 )

摘要: 声学黑洞是一种高效的变截面波调控结构,其通过周期性排列可实现宽频带振动抑制。该结构特有的弯曲波带隙特性为特定减振频段的设计提供了重要理论依据,因此精确表征其带隙特性具有关键意义。构建一种两端为等直截面、中间嵌入声学黑洞的周期声学黑洞梁模型。基于铁木辛柯梁理论,开发计算该结构弯曲波带隙的传递矩阵计算方法,并与基于欧拉梁理论的传递矩阵方法和有限元结果进行对比分析,通过参数化分析不同声学黑洞截断高度条件下的计算结果,重点研究前两阶带隙位置和宽度的变化规律并定量评估各种方法的精度差异和适用范围。研究结果表明:考虑剪切变形和转动惯量效应的铁木辛柯梁理论传递矩阵法,在计算精度和适用范围方面均优于传统欧
拉梁理论方法,频率越高,其优势越明显。

关键词: 声学, 声学黑洞, 铁木辛柯梁, 弯曲波, 带隙, 传递矩阵法