每日新文 | 一种新型的隔声吸声夹层结构

VAOne声学仿真小本领 · 公众号 · · 2024-10-18 10:00

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文章简介

这篇文章主要介绍了一种新型的夹层结构，旨在提高声学超材料的振动和噪声降低能力。这种结构结合了声学超材料和蜂窝结构或格子结构，通过合理的设计，实现了轻质、降噪和承载能力。

引言：讨论了噪声污染的问题，以及传统隔音结构的局限性，特别是小尺寸结构在低频隔音方面的挑战。介绍了声学超材料的概念，以及它们如何通过非常规的物理特性来克服质量定律，实现低频噪声的减少。

理论分析：介绍新型结构的几何组成和组装方式，包括局部共振声学超材料（MAM）和亥姆霍兹共振器。讨论了如何通过理论公式，如集中质量法、模态叠加法和阻抗匹配法，来分析这些结构。

实验过程和数值模拟：详细描述了使用阻抗管进行吸声和隔音实验的过程，以及如何构建数值模型来模拟这些结构的声学性能。

实验和数值结果：分析带有复合块的MAM的自然频率，以及带有偏心块的MAM的声传递损失（STL）。同时，研究了不同孔口和腔体体积的亥姆霍兹共振器的声吸收系数（SAC）。通过数值方法验证了理论值的准确性，并进行了阻抗管实验来研究结构的声学特性。

摘个要先：

由声学超材料和支撑结构组成的夹层结构，具有优越的机械和声学性能，在航空航天、海洋、机械装备等领域有着极其广阔的发展前景。在该文中，作者设计了一种带有复合偏心块的膜型声学超材料（CEMAM）夹层结构，结合了亥姆霍兹腔体，具有卓越的降噪性能。基于集中质量法和模态叠加法，作者计算了几种等效模型下膜型声学超材料（MAM）的自然频率和声传递损失（STL）。同时，使用阻抗匹配法计算了亥姆霍兹腔体等效模型的声吸收系数（SAC）。通过数值模拟分析了降噪机制，并通过实验验证了模拟的准确性。从所呈现的发现中可以推断，30.2mm 厚的新型夹层结构展现出了集成的吸声和隔音频带。当结构高度增加到64.2mm时，在400-1000Hz的范围内，平均STL和SAC值可分别达到101.3dB和0.53。此外，通过合理的设计，夹层结构可以利用其振动和降噪性能在实际工程中得到应用。

结构隔声吸声性能对比曲线：(a)样品2的STL；(b)样本4的STL；(c) K1的STL；(d) K2的STL (e) K1的SAC；(f) K2的SAC。橙色、绿色和紫色分别代表(a)-(d)中STL曲线的第1、2、3个峰，对应于仿真和实验数据的结果。(e)和(f)中的蓝框为实验测试波段模拟结果与实验结果的SAC对比曲线，以及对相同高度的三聚氰胺海绵模拟结果的对比。

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