基于惯容的超材料：更轻、更宽带隙的结构振动控制方案

近年来，关于超材料的研究逐渐成了一个热门的研究领域。超材料是一种人工周期结构，它具有天然材料所不具备的力学特性，如弹性超材料具有弹性波带隙，在特定频率下阻止波在结构中的传播，这一特性带来了结构振动控制领域的新思路。研究者从不同的角度，设计出了具有优异力学性能的各种超材料，如具有负泊松比的折纸超材料，以及控制机器的机械超材料。在科学和实际工程应用中，人们总是希望获得更轻的结构质量和更宽带隙的弹性超材料。有一种有效的方法，是在结构上周期性地布置多自由度振子，能比单自由度的振子实现更宽的带隙。而这种通过局域共振设计的弹性超材料，缺点是在产生相对低频率的带隙时，需要在结构中构建质量很重的振子。

为了克服这个限制，Frandsen 等人[1]设计了一种基于惯性的连续结构，其性能类似于惯容。Smith等人类比电容提出了惯容的概念，它是一种无源两端机械装置，如图1-1所示，可以将直线运动转化为旋转运动，具有惯性放大的能力。惯容是一种新型机械装置，通常可应用于汽车悬架系统、多层建筑、 机械系统等的减振。与传统吸振器相比，基于惯容的振动控制装置具有更大的等效质量。

Frandsen等人设计的基于惯性的连续结构，是一种将多自由度振子结合惯容的新型弹性超材料。这种材料具有更宽的带隙和更轻的结构质量，可以用于结构振动控制领域。此外，惯容还可以应用于其他领域的减振，具有很高的应用潜力。