双层板结构作为工程上常用的隔声装置,由于存在隔声谷值,虽然可以通过填充吸声材料在一定程度上缓解隔声谷值,但对中低频噪声的隔声效果仍然难以完全满足工程上的要求。薄膜型声学超材料是一种具有负等效参数的周期性复合材料,可以通过较小的结构尺寸来控制声波的传播,在对低频噪声的控制中具有突出的效果。本文设计并制备了一种内置薄膜型声学超材料的双层板结构,通过理论分析、有限元模拟和实验测试系统地分析和研究了该新型结构的声学性能,该结构由于双层板和薄膜型声学超材料的声学耦合作用,在双层板的隔声谷值范围内出现隔声峰值从而抵消了隔声谷值,同时该新型结构的整体隔声量相较于双层板也有了明显的提高,从结构上有效地提高了双层板的隔声性能。本文主要的研究内容如下:1.根据双层板和薄膜型声学超材料的隔声特点,设计了一种双层板与薄膜型声学超材料相耦合的结构,该结构是将薄膜型声学超材料固定在双层板的空腔内,在理论上建立并分析了双层板和薄膜型声学超材料的隔声模型,并进一步运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics 5.5对该模型的声学性能进行了详细的分析和研究,结果表明:通过双层板和薄膜型声学超材料的声学耦合作用,在双层板的隔声谷值范围内出现隔声峰值从而抵消了隔声谷值,同时双层板在中低频范围内整体隔声量也有一定程度的提高(约为4分贝),从而有效地提高了双层板的隔声性能。2.详细研究了结构模型的薄膜厚度、附加质量块大小、双层板板厚和板间距等几何参数和材料参数对薄膜型声学超材料和双层板隔声特性的影响规律,结果表明:增加薄膜的厚度可以使薄膜型声学超材料的隔声峰值逐渐向高频移动,由71Hz移动到374Hz,且隔声带宽也有了明显的拓宽;增加附加质量块的质量可使薄膜型声学超材料的隔声峰值向低频移动,从219Hz移动到129Hz;增加双层板的板厚可使双层板的隔声谷值向低频移动,由302Hz降低至175Hz,而且降低的幅度不断减小;增加双层板的板间距可使双层板的隔声谷值向低频移动,由214Hz移动到123Hz,降低了91Hz。通过以上研究得出了薄膜型声学超材料和双层板相关参数的变化对其隔声特性的影响规律。3.研究了薄膜型声学超材料在双层板空腔内的位置和薄膜张力对新型结构隔声性能的影响规律,结果表明:薄膜在两板的中间位置能够使双层板和薄膜型声学超材料的声学耦合作用达到最好,能最优地提升双层板的隔声性能。薄膜张力的变化会影响薄膜型声学超材料的隔声峰值频率,进而影响双层板和薄膜型声学超材料的声学耦合。通过研究相关参数对新型结构隔声性能的影响规律,调节薄膜型声学超材料和双层板的各项参数,使薄膜型声学超材料的隔声峰值频率与双层板的隔声谷值频率保持一致,实现薄膜型声学超材料和双层板的声学耦合作用,从而抵消双层板在低频范围内的隔声谷值,并在谷值范围内出现一个隔声峰值,提高了双层板的隔声性能。4.搭建了隔声实验平台,测试了双层板、薄膜型声学超材料和薄膜型声学超材料与双层板耦合后的隔声性能。制备了不同厚度的双层板、不同大小的质量块、不同厚度的薄膜等试样,运用四传感器测量法测试了所设计的新型结构的隔声特性。并将实验数据和有限元模拟结果进行对比,结果表明:在双层板隔声谷值范围内出现了隔声峰,薄膜型声学超材料与双层板耦合效果良好,实验结果和有限元计算结果趋势基本保持一致,本文所设计的双层板耦合薄膜型声学超材料的新型结构能有效地从结构上提高双层板的隔声性能。