声学超材料是具有频率带隙的人工复合结构,它对一定频率的弹性波具有阻隔的作用,这使其在隔声降噪领域得到了广泛的研究。本文对声学超材料的带隙行为及声载荷响应进行了研究。在振动吸收器原理的基础上,通过理论分析和仿真计算,研究了局部共振声学超材料板胞元带隙的变化规律,建立了声学超材料板的质量弹簧分析模型,根据薄板弯曲振动理论给出了声学超材料板的振动控制方程,通过MATLAB编程计算得到了结构的色散关系,模态分析表明,反相位共振模态出现在带隙范围内,从而验证了结果的正确性。质量块和薄膜的初始变形量是结构的振动特性的主要影响因素,通过计算不同质量块质量和薄膜预载荷条件下结构的色散关系,发现质量块质量和初始变形量必须控制在合理的范围内才能在低频获得宽频带的带隙结构。进一步分析了无质量块声学超材料板中Bragg散射和局部共振两种带隙产生机理的转化条件,给出了相应的材料参数变化范围。考虑到质量块的存在有利于实现声学超材料板低频宽带带隙特性,基于自相似结构形状,提出了多质量环构成的自相似声学超材料板的设计方案,并验证了结构的带隙特征。结果表明,质量环的增加使得声学超材料板的带隙频带变宽,带隙的中心频率降低,带隙的个数增加,窄质量环比宽质量环更能获得宽频带隙。对自相似结构声振响应分析发现,第一次共振时质量块的位移远大于其它部位,此时的质量块在振动过程吸收大部分的能量;第二次共振时,质量块和边框的共振位移很小,内部环和膜振动消耗的能量增加;质量环的增加有利于结构能量的均匀分布。通过比较超材料板的透射声压和入射声压,给出了多组合板结构的传递函数。研究表明,组合数越多,传递函数绝对值越大;声学超材料板之间的距离对传递函数的影响类似于正弦函数变化规律;组合数和两板之间的距离只有在合适范围内传递函数才能取得较为理想的值,这为声学超材料板的隔声检测提供参考依据。