The so-called Locally Resonant Acoustic Metamaterials (LRAM) are considered for the design of specifically engineered devices capable of stopping waves from propagating in certain frequency regions (bandgaps), this making them applicable for acoustic insulation purposes. This fact has inspired the design of a new kind of lightweight acoustic insulation panels with the ability to attenuate noise sources in the low frequency range (below 5000 Hz) without requiring thick pieces of very dense materials. A design procedure based on different computational mechanics tools, namely, (1) a multiscale homogenization framework, (2) model order reduction strategies and (3) topological optimization procedures, is proposed. It aims at attenuating sound waves through the panel for a target set of resonance frequencies as well as maximizing the associated bandgaps. The resulting design's performance is later studied by introducing viscoelastic properties in the coating phase, in order to both analyse their effects on the overall design and account for more realistic behaviour. The study displays the emerging field of Computational Material Design (CMD) as a computational mechanics area with enormous potential for the design of metamaterial-based industrial acoustic parts.


翻译:在设计能够阻止波浪在某些频率区域(波段)传播的专门设计装置(波段隔热器)时,将考虑所谓的局部共振声学元件(LRAM),使这些元件适用于声绝缘目的;这一事实促使设计了新型的轻量声绝缘板,能够在低频范围(低于5000赫兹)减少噪音源,而不需要厚厚厚材料;根据不同的计算力学工具设计程序,即(1) 多尺度同质化框架,(2) 减少命令的示范战略和(3) 表面优化程序,目的是通过一组共振频率目标的面板来减少声波,并尽量扩大相关带宽度;随后通过在涂层阶段引进反焦特性来研究由此产生的设计性能,以便分析其对总体设计的影响和考虑更现实的行为;研究显示正在形成的调和材料设计领域,作为一个具有巨大潜力的计算性能部分,用于设计以神经材料为基础的化学部分。

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