近日我院梁峰副教授课题组在国际著名期刊《International Journal of Mechanical Sciences》（IF 5.329，中科院升级版1区Top期刊）发表了题为“Vibration self-suppression of spinning fluid-conveying pipes composed of periodic composites”的研究论文。

旋转输流管道是石油钻采工程中钻柱的主要动力学模型。在这种复杂结构中，存在自旋运动和流固耦合引起的双重激励，常常导致管道发生强烈的振动。更严重的是，振动会沿着柔性管道传播，损坏连接件、密封件和顶驱装置，造成难以估计的后果。传统的主被动控制方式都会引入附加结构，这对深入地下数百米甚至几千米的钻柱是很难实现的。相反，如果只通过改变管道本身的材料构成来实现振动自抑制，无疑是最佳的控制方案。为了有效抑制旋转输流管道中的弯曲波运动，受声子晶体结构带隙特性的启发，本文提出一种运动二维声子晶体复合管道模型。管道沿轴向由交替排列的周期材料构成，同时伴随旋转运动和轴向内流作用。由于陀螺效应，正交平面内的两个不同弯曲波形成了一个二维声子晶体结构。创新性地将传统谱元法和传递矩阵法应用于运动周期复合结构中，得到了精确的结果。研究发现旋转结构在正反进动方向上均存在伪带隙，而真正的带隙是两组伪带隙的重合频域，首次从理论上揭示了声子晶体转子结构的振动自抑制机理。此外，研究证明自旋运动会降低声子晶体管道的振动自抑制性能，而流固耦合须在流速较高时才会对带隙产生作用。该研究丰富和发展了转子动力学和流固耦合理论，促进了功能材料学科和动力学学科的融合，并为工程输流管道结构，尤其是钻柱的振动抑制提供了新的技术途径。

我院为该论文的唯一完成单位，我院2020级机械工程专业硕士研究生陈遥为第二作者。该研究得到了国家自然科学基金和扬州大学高端人才支持计划的资助。