低噪声品质是现代装备发展的重要目标之一,在装备舱室内敷设吸声材料是解决装备高噪声的重要途径。传统吸声材料,如多孔和穿孔板吸声材料,若要实现对低频噪声的高效吸收,往往需要较大厚度,这不利于装备内部空间的使用。薄层材料低频吸声成为该领域的研究热点和难题。近年来,声学超材料低频吸声研究有望为这一难题的解决提供一种全新的思路。在国家自然科学基金项目的资助下,本文基于空间折叠结构设计具有低频吸声特性的声学超材料,采用阻抗理论建立吸声分析方法,深入揭示空间折叠声学超材料低频吸声机理,探索低频吸声调谐以及吸声频带拓宽方法,并完成吸声测试验证。论文主要研究内容和创新点如下:1、将空间折叠结构分别与传统亥姆霍兹共鸣器和泡沫材料相结合,设计了两种空间折叠声学超材料,在等厚度条件下,空间折叠声学超材料较设计前获得了更低频的吸声性能。2、针对空间折叠亥姆霍兹超材料,理论、仿真以及实验均证实了其低频吸声特性,理论最小厚度波长比可小于1/80。阻抗、场图以及复频率平面反射系数分析表明,共振频率处超材料与空气完美临界耦合且阻抗匹配,进而穿孔内强粘性摩擦耗散是其低频完美吸声的主要机理。减小特定通道高度或者增加折叠系数,均可降低超材料吸声峰频率。通过不同单元并联,可增加吸声带宽。3、针对泡沫复合空间折叠超材料,理论和仿真均证实了其低频存在多个吸声峰,理论最小厚度波长比可小于1/26。吸声机理分析表明,不同吸声峰分别由主通道和旁支折叠通道发生共振产生,在共振频率处超材料与空气介质阻抗匹配且泡沫材料产生较强阻尼耗散。协同调节泡沫参数和结构参数,可减小超材料低频吸声峰频率,增加吸声峰数目。实验测试验证了低频吸声特性及吸声调谐方法。总之,本文以薄层超材料低频高效吸声为目标,采用理论、仿真和实验相结合的方法,分析了空间折叠声学超材料的低频吸声特性,深入揭示了其低频吸声机理,掌握了低频吸声调谐和频带拓宽方法。本文研究工作奠定了空间折叠超材料低频吸声理论基础,可为装备降噪工程中低频吸声材料的设计提供有益参考。