摘要：周期复合结构作为一种新型功能结构,具有禁带特性,使得禁带频率范围内的振动无法在结构中传播。周期夹芯板作为一种特殊的周期复合结构,在其内部填充多孔、低导热系数的泡沫材料,既具有阻碍特定频段内振动传播的功能,又有较好的保温隔热性能。若通过对其材料参数和结构参数的设计,使周期夹芯板在满足上述功能的同时,又具有较好的承载能力,对于其在工程结构中的应用具有重要的现实意义。本文首先利用Comsol Multiphysics有限元软件对聚苯乙烯填充的周期圆管夹芯板进行了能带计算与分析。然后分别采用理论分析和ABUQUS有限元数值模拟分析了夹芯板弯曲、剪切、平压及侧压力学性能,并且进行了相应的实验研究。分析了结构参数对夹芯板基本力学性能的影响,在满足带隙要求和隔热性能的前提下,提出了周期圆管夹芯板的参数优化方向。结论如下：1、周期圆管夹芯板具有较好的隔振性能。圆管高度与面板厚度对禁带中心频率和带宽皆有影响。随着圆管高度的增大,第一禁带宽度先变大后变小,禁带中心频率降低,芯体高度与周期尺寸的比值在1.25-1.5附近时,禁带宽度最宽。随着石膏板厚度的增大,第一禁带宽度先变大后变小,频率变大,石膏板厚度与周期尺寸的比值在0.06附近时,禁带宽度最宽。2、周期圆管夹芯板抗弯强度由面板抗拉强度控制,抗剪、抗压(侧压、平压)强度主要由面板抗压强度控制。周期圆管夹芯板对于剪切、平压和侧压具有较强的承载力,而抗弯承载力相对较弱。随着板厚的增加,抗弯承载力增大,极限位移减小；泡沫填充的夹芯板刚度和抗弯承载力均大于无泡沫填充的夹芯板。3、弯曲和平压情况下的实验结果与数值模拟及理论分析结果吻合较好；剪切实验结果与理论分析较为吻合；侧压实验结果与数值模拟结果吻合较好。4、增强面板与芯体的连接强度,可以大大提高夹芯板的抗弯和抗剪承载能力。圆管宜选用密度较大的材料。圆管壁厚增大有利于获得低频禁带,同时可有效提高夹芯板抗压性能,但半径不宜过大。填充类似泡沫的导热系数较低的材料,有利于提高抗弯承载力,且降低导热系数,对带隙几乎无影响。面板宜选用杨氏模量较小、抗折强度较高的材料,厚度取最小周期尺寸的十五分之一左右较好。