“声子晶体”和“声学超材料”由于其带隙特性,在航空航天工业、机械工程、土木建筑等各个领域具有广阔的应用前景。带隙机理分为Bragg散射机理和局域共振机理。在已有的研究中,单独对于Bragg带隙特性或局域共振带隙特性的研究较为多见。本文通过结构设计,将两种带隙进行耦合,拓宽了带隙频率范围,提高了结构的减振降噪效果。分析了失谐因素对振动带隙特性的影响。通过周期性铺设压电材料,实现了对带隙特性的主动调控。研究结果将为梁结构减振降噪设计提供有益参考。本文基于Euler-Bernoulli梁理论建立了超材料多跨梁结构、失谐超材料多跨梁结构和压电超材料多跨梁结构的动力学模型。采用谱元法得到了结构的频响曲线,分析了振子固有频率、单胞中振子数量、振子质量以及结构周期数等参数对振动带隙的影响。通过与有限元法对比证明了谱元法的精确性。最后进行实验研究,验证了结论的正确性。本文的主要工作如下:1.采用数值、仿真、实验三种方法分析超材料多跨梁振动带隙特性。首先在谱梁单元基础上,推导了单胞谱刚度矩阵,对刚度阵进行组合得到整体结构谱刚度阵。利用MATLAB进行编程得到频响曲线,并对结构的振动带隙特性进行分析。同时进行仿真分析,将仿真结果与理论结果进行对比。最后进行实验测试,验证理论及仿真结果的准确性。2.探究超材料多跨梁振动带隙特性的影响因素。分别对结构尺寸、振子固有频率、单胞中振子数量、振子质量和结构参数进行研究,探究各因素对带隙变化的影响规律。最后通过参数设计实现Bragg带隙与局域共振带隙耦合的效果,得到更宽频率范围的带隙,从而提升结构的减振降噪效果。3.对失谐超材料多跨梁进行振动带隙特性分析。分析了振子失谐与支撑位置失谐等对带隙特性的影响。探究带隙变化规律,并进行实验验证。4.通过在超材料多跨梁上周期铺设压电片对结构振动带隙特性进行主动控制。通过谱元法建立整体结构谱刚度阵并求解得到结构动力学响应。分析了不同控制增益下结构的带隙特性,最后通过有限元软件进行仿真验证。