随机激励下声学黑洞板疲劳寿命预测

来源：振动与冲击杂志2025年第6期北京时间：

作者：项子建，杜伟奇duweiqi@nbu，邱小彪，陈世磊

单位：1.宁波大学机械工程与力学学院，浙江宁波315211;2.宁波更大集团有限公司，浙江宁波315211;3.重庆纳普检测技术有限公司，重庆401121

摘要：声学黑洞（Acoustic Black Hole ,简称 ABH）效应已被证明是一种潜在的振动控制和能量收集方法，但由于其局部厚度小，面临结构强度问题。本文针对ABH板结构，采用解析法建立了随机激励下ABH板振动疲劳寿命预测的解析模型。基于假设振型法，推导了ABH板的应力频响函数，在考虑随机激励的基础上，得到了结构的随机振动位移功率谱密度（Power Spectral Density,简称PSD）函数。同时基于遗传算法对材料AL6061进行了P-S-N曲线估计。另外，采用COMSOL与MATLAB软件对模型及其预测结果的正确性进行了验证，研究发现两者的固有频率偏差仅为0.11%,且位移PSD精度也十分吻合。疲劳寿命分析表明，截断厚度h_0越小和黑洞半径r_abh越大，ABH效应越好，但寿命也越小。<br>

关键词：声学黑洞板；随机激励；P-S-N曲线；疲劳寿命预测