国家正开展对《噪声法》的修订,且由于疫情居家学习、办公,人们对住宅生活区中的低频噪声感受愈发明显。但中低频噪声相对高频噪声治理难度较大。传统的吸声材料——多孔材料和微穿孔板均受限于自身性质,无法兼顾低频和宽带高吸声。而相对易设计、可调控性强、可吸收500Hz以下低频噪声的薄膜型声学超材料走入了学者的视野,成为了最近的研究热点,然而薄膜超材料研究目前仍存在吸声频带较窄的问题。本文通过系统研究薄膜型结构的吸声机理,并与传统吸声材料相耦合,通过试验验证所提出的复合吸声材料的低频宽带吸声性能,并在后续通过遗传算法对结构进行了进一步的优化。本文的主要研究内容如下:首先,从平面声波的入射出发阐明了吸声计算方法和吸声评价指标。对膜的振动理论进行详细研究,基于模态叠加法计算附加质量块薄膜型结构的声阻抗率和吸声系数,通过引入薄膜的刚度因素,将计算模型推展到了薄板结构,并进一步推导了等效动态质量密度和隔声量表达式。基于影响附加质量块薄膜型结构吸声性能的材料和结构因素揭示薄膜型结构的吸声特性调控规律。还详细介绍了利用comsol声固耦合模块进行有限元模拟仿真分析的方法,进一步明确了薄膜型结构的吸声机理。其次,详细阐述了多孔材料和微穿孔板的吸声特性,并与薄膜型结构对比分析,明确各自的吸声频带和优缺点。利用传递矩阵法计算多孔材料/微穿孔板复合附加质量块薄膜型结构的吸声系数,并对影响复合结构吸声性能的因素进行分析。并利用comsol进行复合吸声结构的吸声性能有限元模拟。然后,进行了试验样品的制备,利用阻抗管分别对单个材料和复合材料进行吸声性能测试试验,试验结果证明了理论计算模型的正确性,复合吸声结构具有低频宽带的吸声性能。最后,基于遗传算法进行了吸声结构的优化,分三个部分来进行优化:薄膜中变量连续时单层附加质量块薄膜结构的优化,薄膜部分固有材料参数确定时的单层附加质量块薄膜结构的优化和薄膜结构复合微穿孔板时的优化。优化目标也分别三个部分:在100-2000Hz的宽频带内的优化,100-500Hz的低频带内的优化和某一频率处的优化。根据优化得到的参数分别绘制了吸声结构的吸声系数曲线,经优化后的结构均具有良好的宽带低频吸声性能。