用于极端振动阻尼的屈曲超材料

在日益增长的应用中，阻尼机械共振是一项艰巨的挑战。许多被动阻尼方法依赖于使用低刚度耗散元件、复杂机械结构或电气系统，而主动振动阻尼系统通常增加了一层额外的复杂性。然而，在许多情况下，降低的刚度或额外的复杂性与质量使得这些振动阻尼方法不可行。在此，我们引入一种通过允许主承载路径屈曲来实现被动振动阻尼的方法，该方法为振动传递设定了上限：无论输入加速度如何，传递的加速度都饱和于一个最大值。这种非线性机制在我们的金属超材料中产生了极端阻尼系数 tan delta ~0.23——比传统轻质结构材料的线性阻尼大数个数量级。我们在自立式橡胶和金属力学超材料中通过实验和数值手段在一系列加速度下证明了该原理，并表明双向屈曲可进一步提升其性能。屈曲超材料为无需质量或刚度代价的极端振动阻尼铺平了道路，因此可应用于众多高科技领域，包括航空航天结构、交通工具和精密仪器。