本文以多孔材料为研究对象,结合理论、数值仿真和实验等方法,系统研究了金属纤维毡的吸隔声性能,提出了对金属纤维毡和管道多孔材料的吸声结构设计方法,制备出具有良好低宽频吸声性能的新型复合材料,并揭示了其吸声机理。主要工作概况如下:1.研究了金属纤维毡的吸隔声性能。基于半唯像方法,建立了声波在金属纤维毡中传播的解析模型,给出了金属纤维毡的等效密度和等效体积模量,进而得到了金属纤维毡的吸声系数,并结合有限元计算和实验研究了金属纤维毡的吸声系数随厚度、孔隙率和毡丝直径的变化规律。分析表明,金属纤维毡的低频吸声系数较小;随着频率的增加,吸声系数逐渐增大,且与金属纤维毡的几何参数有关。同样,理论给出了金属纤维毡的传声损失以表征其隔声性能,并结合有限元计算和实验研究了金属纤维毡厚度、孔隙率和毡丝直径对其传声损失的影响规律,最后通过将具有等效负质量特性的固支薄膜与金属纤维毡复合,大幅提高了金属纤维毡的隔声性能。2.设计了毡膜复合结构和毡膜铝复合结构,有效改进了金属纤维毡的低频吸声性能。通过将金属纤维毡与薄膜超材料复合,设计了毡膜复合结构,其低频吸声系数相比于金属纤维毡有了大幅提高。结合有限元计算和实验揭示了毡膜复合结构的吸声机理,并研究了薄膜阻尼、单胞大小、复合层数对毡膜复合结构吸声性能的影响规律。进一步,将铝块置于薄膜表面,设计了毡膜铝复合结构,并研究了铝块的高度、长度、偏心位置对结构吸声性能的影响规律。由于铝块增强了薄膜振动的剧烈程度,使毡膜铝复合结构在共振频率处的吸声系数进一步增大,从而提高了金属纤维毡在特定频率处的吸声性能。为了使所设计的吸声结构具有宽频吸声特性,将单胞大小不同的毡膜复合结构和毡膜铝复合结构并联,设计了具有低宽频吸声特性的新型复合材料。3.建立了多孔材料-超材料复合结构的声传播模型,研究了其超吸收和减小共振空腔厚度的声学特性。基于所建立的理论模型,推导得到了由损耗声学介质和薄板超材料组成的复合结构的吸声系数。通过计算发现,多孔材料-超材料复合结构具有超吸收特性,其吸声系数高于多孔材料和超材料的吸声系数之和,并对其在共振频率点附近以及共振频率点较远处的吸声机理进行了分析。同时,针对基于亥姆赫兹共振腔原理设计的吸声材料,将超材料置于多孔材料后部,组成的多孔材料-超材料复合结构有效提高了多孔材料在共振频率处的吸声系数,并大大减小了共振空腔的厚度。4.通过对管道多孔材料进行结构设计,制备出具有良好低宽频吸声性能的超薄吸声材料。基于共面螺线管结构,将直径不同的两螺线管串联,使入射声波经过大管径盘曲螺线管后进入小管径盘曲螺线管。理论给出了串联盘曲螺线管结构的吸声系数,并结合有限元计算和实验研究发现,不同管径的螺线管串联可以扩宽结构的低频吸声频带。进一步,研究了结构几何参数对螺线管串联结构吸声系数的影响规律,给出了超薄宽低频吸声材料的优化设计方案。此外,还设计了串联扩张管、连续变截面螺线管、并联螺线管、混联螺线管四种新型吸声材料,并对其吸声性能进行了讨论。