噪声污染是主要的环境污染之一,想提高人们的生活质量,保障身心健康,进行振动与噪声控制是极为必要的。传统的隔音材料,由于受到质量定理的限制,一般采取增加材料厚度的办法来改善降噪效果,但在实际应用中技术实现难度大。声学超材料能够实现声波在亚波长尺寸衰减的目的,为实现低频降噪提供了新的技术思路。本论文基于SHS负模量声学超材料,从基本的降噪理论入手,建立负模量声学超材料模型,研究小球参数,环境参数,复合介质对透射性质的影响规律,并与提出的计算谐振频率的公式进行了对比,揭示了降噪机理;进一步基于复合介质SHS结构单元设计了阵列声学超材料模型,实现了多频率和宽频带的降噪。论文的工作主要涉及以下几个方面:第一,基于开孔空心球局域共振模型,本论文利用多物理有限元仿真软件COMSOL模拟研究了单介质负弹性模量声学超材料结构单元的透射性质,讨论了小球的力学参数、环境参数及开孔半径对透射性质的影响规律,并与基于电-力-声类比方法的计算公式进行了对比分析。结果表明:开孔空心球的密度、杨氏模量和泊松比对透射吸收的峰位基本无影响,只对透射系数有较小的影响;温度、气体介质密度和开孔半径对透射吸收峰位有较大的影响,谐振频率与计算的频率值基本相符合,揭示了结构单元的降噪机理。第二,在单介质开孔空心球的基础上,本论文利用COMSOL研究了复合介质对透射性质的调控行为,并与基于电-力-声类比方法的谐振频率计算公式进行了对比分析,进一步讨论了多个复合介质结构单元的声学透射行为。结果表明:通过控制复合介质中水与空气的比例即可大幅度调控透射吸收峰位,并与计算频率基本吻合,揭示了复合介质的降噪机理;多个复合介质结构单元出现了多个谐振频率点,通过增加相同的结构单元可以进一步降低透射系数,即可以利用多个复合介质结构单元实现了多频率的降噪吸声。第三,针对目前传统材料隔声效果不理想的情况,本论文以宽频带低透射为目标,基于复合介质SHS结构单元设计了声学超材料阵列,研究了单层,双层,三层和六层组合结构的声学透射行为,分析了单元结构位置和层数对透射性质的影响。结果表明:每一层结构都有独立的降噪频段,组合结构的层数可以提高降噪吸声的带宽和效果,最后利用六层组合结构,实现了宽为400Hz、吸声率为99%以上的降噪吸声频带。