学术前沿 | 一种针对声学-力学多功能结构的解耦与可编程按需设计概念

主要观点总结

本文探讨声学-力学多功能结构的应用与特性。提出解耦设计方法和按需编程的结构尺寸设计，展示其在航空航天、海洋工程和机械制造等领域的广泛应用潜力。引入塑料尼龙（PA）和热塑性聚氨酯（TPU）等材料，提升结构的承载能力和吸声性能。

关键观点总结

关键观点1: 声学-力学多功能结构的应用范围

这种多功能结构在航空航天、海洋工程和机械制造等领域具有广泛的应用潜力，展示了其显著的增长趋势。

关键观点2: 解耦设计方法和按需编程的结构尺寸设计

提出了一种新颖的设计概念，包括解耦设计（用于气体域、固体域和材料的独立设计）和按需编程的结构尺寸设计，以实现对结构性能的精准控制。

关键观点3: 塑料尼龙（PA）和热塑性聚氨酯（TPU）的引入

PA和TPU材料被战略性地引入，以确保声学超材料具备强大的承载能力。PA材料提高了结构的比能量吸收能力，而TPU材料实现了结构的高回弹性能和重复利用。

关键观点4: 吸声性能和结构承载能力的实现

研究成功实现了在特定频率范围内的高吸声系数，同时确保了结构的承载能力和可重复加载条件。理论模型和仿真分析深入探讨了吸声机制，实验结果验证了模型的准确性。

关键观点5: 力学角度的探讨和实验结果

从力学角度，使用高强度PA材料和循环加载的TPU材料制备的样品表现出显著的能量吸收能力。实验结果表明，改变材料组成可以扩大结构的比能量吸收范围，并且样品在多次循环加载后恢复率接近100%。