每日新文 | 具有正、负和零泊松比蜂窝核芯的加强夹层PFGM双曲壳体的宽带低频隔音

这篇论文主要研究了高速列车中使用的夹层板/壳结构的隔音性能，特别是那些具有正、负和零泊松比的蜂窝核芯材料。

1. 引言 ：论文讨论了高速列车内部的声学环境对于衡量列车舒适性的重要性，并指出了列车内部噪音的主要来源，包括结构声和空气传播声。

2. 材料组成和核层设计 ：这两个因素是夹层结构设计中影响声学和机械性能的关键参数。论文回顾了大量关于材料组成和核层对夹层板/壳结构影响的研究。

3. 模型规范 ：描述了夹层壳体结构的形状，其中核层由零泊松比（ZPR）蜂窝核构成，底部皮肤层有序排列加强筋。

4. 数学公式 ：应用了一阶剪切变形理论（FSDT）来推导分析夹层壳体结构振动的主要方程。

5. 声音传递损失 ：描述了在壳体结构上表面平面上的谐波入射声压，并在简支边缘条件下表达了入射声压。

6. 数值结果和讨论 ：研究了具有全泊松比特性范围的加强夹层PFGM双曲壳体结构的声音特性。

与传统的蜂窝芯相比，具有负泊松比和零泊松比的蜂窝芯拉胀超材料具有独特的机械变形特性，可以进一步应用于轻质夹层结构的建模。在此基础上，该研究研究了具有全泊松比特征范围蜂窝芯的新型加筋夹层多孔功能梯度材料（PFGM）双曲壳的声传输特性。 PFGM面板厚度方向的材料性能调节是通过基于组分体积分数的幂律实现的，芯层由具有正泊松比、负泊松比和零泊松比（PPR、NPR和ZPR）的蜂窝芯组成。讨论了两种常见的加筋夹层壳类型，即具有 PFGM 面板和富金属蜂窝芯的壳（A 型）和富陶瓷蜂窝芯（B 型），汉密尔顿原理为用于推导控制方程。通过在流固界面应用法向速度连续性条件来考虑流固耦合，并利用Navier技术进一步解析求解，并描述了宽带低频的平均声传输损失（STL）。通过与先前发表的结果、阻抗管和COMSOL商业软件获得的实验和模拟结果进行比较，证实了所建立的理论模型的有效性。 对带有全泊松比特征范围蜂窝芯的加筋夹芯PFGM双曲壳体的性能进行了系统比较，结果表明带有ZPR蜂窝芯的夹芯壳体在隔音方面具有优越的性能，在较宽的低与带有 NPR 蜂窝芯的夹层壳和传统 PPR 蜂窝芯类型相比，频率范围为 220–2040 Hz。这项工作的结果可以作为未来研究的基准，并有助于设计和创建具有改进的隔音性能的工程夹层结构。