在工业生产中噪声污染对人类健康造成越来越严重的危害,吸声材料是降低噪声的重要手段,然而,低频吸声仍是亟需解决的工程难题。传统吸声材料基于线性声学理论设计,在低频吸声方面存在物理局限性。本文提出了一种双稳态非线性声波超材料模型,并探讨了基于非线性效应的低频吸声机理。通过在薄膜上施加一对磁场引力,使薄膜结构产生一对稳定的平衡状态,在声波激励下薄膜结构存在阱内、阱间、跨阱三种不同的非线性振动模式。基于时域有限差分法编写了计算双稳态结构非线性声学响应的数值程序,进而研究了双稳态结构与声场的耦合作用规律,最后实验验证了双稳态超材料的非线性声学响应及其吸声特性。所提出物理模型对于非线性声波超材料的功能设计具有一定借鉴意义。本文的主要工作如下:1.基于时域有限差分法编写了计算双稳态结构与声场相互作用的数值程序,研究了双稳态非线性结构在一维波导管中的声透射行为,分析了在不同声强及频率声波入射下,结构非线性动力学行为与声场响应之间的关系。2.设计并制备出一种双稳态非线性声波超材料,测试了材料样品在一维波导管中的声透射行为,实验验证了双稳态超材料能够在低声强声波入射下产生明显的非线性声学响应。3.基于非线性能量阱原理,研究了双稳态效应用于非线性声能量吸收的新机理,利用质量弹簧模型研究了双稳态结构在不同激励声强下的吸声特征,实验初步验证了双稳态超材料的低频吸声特性。