广泛应用的盘类结构,其振动严重的影响了设备的稳定运行,特别是低频段的振动。目前对于盘类结构的减振主要是通过提高其加工精度、控制原材料的质量或通过添加阻尼减振等。这些传统方法会增加盘类结构的加工成本和加工难度。所以,如何在现有的基础上,引入新技术进一步降低盘类结构的振动是十分必要的。弹性超材料结构,主要基于局域共振机制的声子晶体结构,其禁带内的振动可减弱或隔离,本文基于弹性超材料理论结合盘类结构特点设计径向弹性超材料盘类结构,以盘类结构的低频振动控制为目标,以工程应用探索为导向,提出并研究盘类特征的径向弹性超材料结构,为弹性超材料在盘类结构的低频振动控制提供了新的思路。(1)目前的径向弹性超材料结构,为了获得低频带隙其基板通常采用两种及以上的材料复合而成,刚度较低应用受限。本文设计并研究了两种基板为单一材料的径向弹性超材料盘类结构:一种为散射体外置型,其质量层和橡胶层至于基板之外,形成径向的三明治结构;另一种为散射体内置型,包裹橡胶层的散射体内置于U型基板结构中。采用有限元法,计算并分析了两种结构的能带特性及频率响应,发现其第一带隙机制为:激励频率在接近质量块的固有频率时,引起了质量块在垂直方向的振动,进而通过橡胶传递给基板,进而抑制了基板的振动,使得弹性波在此频率段内不能在基板中传播。此外,研究了带隙特性随结构参数变化的规律,其两种结构的基板高度和材料均对带隙的起始频率影响较小,但是其截止频率随着基板高度或者基板材料密度的增加而降低。(2)径向弹性超材料的结构通常存在橡胶层使得应用领域受限,本文提出了一种整体材料为钢的径向弹性超材料盘类结构。其结构为沿径向周期排列的正八边形框架结构,内部通过两个连接薄板嵌入圆环构成的散射体。通过对散射体的结构以及与正八边形框架的连接位置设计,使得圆环散射体的局域共振特性抑制了基体的低频振动。进一步研究了不同结构参数下的带隙变化规律,研究发现内部散射体结构的环形圆柱结构的截面半径与环形薄板结构的截面长度存在最优的相对结构参数,使得结构可以获得更低以及更宽的弹性波带隙。(3)为了进一步提高径向弹性超材料盘类结构的刚度,本文设计研究了一种分层式类蛛网状径向弹性超材料盘类结构。在轴向方向上分层式布置,在径向方向上其相邻的圆环通过周向周期排布的连接块连接呈类蛛网状。研究发现,在轴向高度一定时,随着层数的增加带隙起始频率几乎保持不变而截止频率在两层时相对于一层结构有较大的后移而两层以上相对于两层结构后移较小。另外,随着每层旋转角度的改变,带隙的起始频率增大幅值较小,而截止频率后移幅度明显。这是因为盘类结构带隙的产生机制是两个相邻的共振峰间所形成的反共振机制,由于结构分层以及相邻层相对旋转改变了结构固有频率,使得结构的带隙发生变化。通过这种周期性连接的设计以及适当分层和旋转处理,使得盘类结构具有单一径向方向的低频宽带隙,同时由于结构的刚度和稳定性使得其更加适用于工程机械设备的应用。本文先后研究了基板为单一材料、整体为单一材料以及单一材料的类蛛网状径向弹性超材料结构,目的是推动弹性超材料理论解决工程应用中盘类结构的低频振动问题,为工程设备中盘类结构的减振应用提供理论依据。