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Erschienen in: Acoustical Physics 3/2019

01.05.2019 | PHYSICAL FUNDAMENTALS OF ENGINEERING ACOUSTICS

Forming Low-Frequency Complete Vibration Bandgaps in a thin Nonmetallic Elastic Metamaterial Plate

verfasst von: Suobin Li, Yihua Dou, Tianning Chen, Zhiguo Wan, Luyan Ju, Fan Zhang, Xiao Xiao Cui

Erschienen in: Acoustical Physics | Ausgabe 3/2019

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Abstract

Low-frequency vibration-bandgaps in elastic metamaterials open new possibilities to minimize low-frequency vibration and noise. Unfortunately, fabricating a complete vibration bandgap for low frequencies still represents a challenging engineering task. In this paper, a new type of a low-frequency complete vibration bandgap in a thin non-metal elastic metamaterial plate is introduced and investigated numerically. The proposed elastic metamaterial plate consists of decoupling-resonators, which are deposited on a 2D, locally resonant phononic-crystal plate, made of an array of rubber fillers, which are embedded in a nonmetallic plate. The dispersion relationship, the power-transmission spectrum, and the displacement fields for the eigenmode are calculated using the finite element method. It is shown that coupling between the local resonance mode of the decoupling-resonators and the Lamb-wave mode of the epoxy plate, consistent with the modal superposition principle, is responsible for the formation of vibration bandgaps. Moreover, the equivalent spring-mass system for the coupling-resonators can be decoupled by introducing a rubber filler. In addition, both longitudinal and the transverse elastic wave bandgaps can be tuned to the same low-frequency range. As a result, a novel kind of low-frequency complete vibration bandgap, which can damp a low-frequency elastic wave, is produced. Furthermore, the effects of the decoupling-resonators on the vibration bandgap are investigated. It is now possible that an elastic metamaterial plate can be dampen with complete low-frequency vibration bandgaps, which can potentially be used for commercial noise and vibration reduction.

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Metadaten
Titel
Forming Low-Frequency Complete Vibration Bandgaps in a thin Nonmetallic Elastic Metamaterial Plate
verfasst von
Suobin Li
Yihua Dou
Tianning Chen
Zhiguo Wan
Luyan Ju
Fan Zhang
Xiao Xiao Cui
Publikationsdatum
01.05.2019
Verlag
Pleiades Publishing
Erschienen in
Acoustical Physics / Ausgabe 3/2019
Print ISSN: 1063-7710
Elektronische ISSN: 1562-6865
DOI
https://doi.org/10.1134/S1063771019030084

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