薄膜型声学超材料的低频吸收性能研究 被引量：13

1

作者 曹卫锋 白鸿柏 朱庆 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第14期188-194,238,共8页

设计一种能够有效吸收低频声波的镶嵌薄膜结构,镶嵌薄膜结构是由若干个质量-弹簧振子系统和带有硬质边框的硅橡胶薄膜构成。当进入镶嵌薄膜结构中的弹性波与质量-弹簧构成的谐振系统发生共振时,就可实现对低频声波起到理想的吸收效果。... 设计一种能够有效吸收低频声波的镶嵌薄膜结构,镶嵌薄膜结构是由若干个质量-弹簧振子系统和带有硬质边框的硅橡胶薄膜构成。当进入镶嵌薄膜结构中的弹性波与质量-弹簧构成的谐振系统发生共振时,就可实现对低频声波起到理想的吸收效果。研究了镶嵌薄膜结构的声学机理,建立一种局域共振形式的胞元模型,探讨了负有效质量的材料属性。利用有限元仿真模拟,得到了子结构胞元和镶嵌薄膜结构的振动形态,通过谐振单元的理论形式与结构胞元的振动形态进行比较,得到二者吸收机理相同的结论,进一步证明了薄膜对集中质量的牵引力作用与入射声波激励作用的等效关系。同时,对两种不同刚度的薄膜材料进行仿真分析,比较振动形态对声波吸收形式的差异。分别对两种刚度不同的薄膜的声学超材料进行试验研究,同时,研究了结构胞元与周期结构的声学特性关系。结果表明:质量-弹簧系统对低频声波的吸收有很大影响。 展开更多

关键词 薄膜超材料 质量-弹簧系统 局域共振 负有效质量 子结构胞元

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薄膜超材料的等效特性分析及试验研究 被引量：1

2

作者 朱庆 白鸿柏 +3 位作者 路纯红 黄凯 李拓 杨朝舒 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第18期91-97,共7页

基于一维超材料梁的理论思想,将薄膜超材料简化成具有周期性的谐振单元和一维梁的结构;根据薄板的Kirchhoff理论,建立了整体结构的运动方程,计算了周期性谐振单元作用力及薄膜两侧载荷的声压差。利用牛顿第二定律及虚功原理,得到了薄板... 基于一维超材料梁的理论思想,将薄膜超材料简化成具有周期性的谐振单元和一维梁的结构;根据薄板的Kirchhoff理论,建立了整体结构的运动方程,计算了周期性谐振单元作用力及薄膜两侧载荷的声压差。利用牛顿第二定律及虚功原理,得到了薄板不同阶的振动模态幅值A_n所满足的运动方程。通过引入等效密度概念,得到等效密度共振形式受薄膜的刚度k、厚度h、谐振单元周期常数L及附加质量M等因素影响,并针对每种影响因素进行了等效密度峰值的分析;得出在一定尺寸范围内,得到了薄膜厚度h越薄,谐振单元刚度与质量的比值越小,共振频率越低的结论;而且周期常数L越大,薄膜自身的共振形式与谐振单元的共振形式同时存在,且薄膜本身的振动形式越强烈。通过探讨谐振单元质量与透射峰值的试验验证,表明质量-弹簧谐振子的共振作用对薄膜超材料的透射吸收起到至关重要作用。 展开更多

关键词 薄膜超材料 谐振单元 虚功原理 等效密度 周期常数 透射峰值

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中红外波段三明治结构的负折射效应 被引量：1

3

作者 钱晓春 杨理 +1 位作者 王燕 叶永红 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2013年第10期959-963,共5页

利用Ansoft HFSS有限元软件对响应在中红外波段周期结构的三明治薄膜超材料进行了S参数仿真,并对其负折射效应进行了优化研究。研究发现薄膜结构的负折射性质随着介质层厚度的变化而变化。通过对不同介质层厚度、孔及其反结构的金属-介... 利用Ansoft HFSS有限元软件对响应在中红外波段周期结构的三明治薄膜超材料进行了S参数仿真,并对其负折射效应进行了优化研究。研究发现薄膜结构的负折射性质随着介质层厚度的变化而变化。通过对不同介质层厚度、孔及其反结构的金属-介质-金属薄膜的仿真,发现周期孔阵结构薄膜负折射效应的品质因数和带宽大致随介质层厚度的增加而增大,当介质层厚度达到1μm时,正方晶格和中心对称晶格的孔阵结构薄膜FOM值可分别达到0.542和0.544THz,负折射率带宽则可分别达到6.65、4.75THz。周期长条结构薄膜虽然没有这种规律,但当中心对称晶格长条结构的介质层厚度为0.5μm时,材料出现双负性质,品质因数和负折射率带宽可以分别达到6.20和0.935THz。 展开更多

关键词 光电子学与激光技术 薄膜超材料 负折射效应 中红外波段

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薄膜声学超材料降噪性能分析及设计 被引量：18

4

作者 邱克鹏 秦云飞 +2 位作者 费晨 陈智谋 张卫红 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2021年第2期7-14,共8页

为了提升薄膜型声学超材料的隔声性能,首先采用模态叠加法和遗传优化算法实现一种反射型薄膜声学超材料单胞多参数结构优化设计;然后为了拓宽薄膜声学超材料单胞结构的隔声带宽,进一步提出一种能够实现低频宽带吸声的十字型薄膜声学超... 为了提升薄膜型声学超材料的隔声性能,首先采用模态叠加法和遗传优化算法实现一种反射型薄膜声学超材料单胞多参数结构优化设计;然后为了拓宽薄膜声学超材料单胞结构的隔声带宽,进一步提出一种能够实现低频宽带吸声的十字型薄膜声学超材料。结果表明:采用经过优化所得的反射型薄膜声学超材料可有效提高隔声带宽和离散频率的隔声量;并且十字型薄膜声学超材料单胞在510 Hz至820 Hz频带范围内平均吸声系数达到0.884,从而突破了薄膜声学超材料单胞仅在共振频率附近的窄带内具有优异吸声性能的限制。 展开更多

关键词 声学 薄膜声学超材料 吸声系数 隔声量 优化设计 模态叠加法 遗传算法

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薄膜底面Helmholtz腔声学超材料的隔声性能 被引量：15

5

作者 贺子厚 赵静波 +1 位作者 姚宏 陈鑫 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第21期142-153,共12页

针对低频噪声的隔离问题,设计了一种薄膜底面Helmholtz腔声学超材料,该超材料由薄膜底面Helmholtz腔附加质量单元构成.使用有限元法,计算了超材料在20-1200 Hz频段内的传输损失曲线与各阶共振频率,并在实验中验证了数值计算的真实性.研... 针对低频噪声的隔离问题,设计了一种薄膜底面Helmholtz腔声学超材料,该超材料由薄膜底面Helmholtz腔附加质量单元构成.使用有限元法,计算了超材料在20-1200 Hz频段内的传输损失曲线与各阶共振频率,并在实验中验证了数值计算的真实性.研究结果表明,超材料在20-1200 Hz频段内隔声性能良好,出现了6个隔声峰,其中100 Hz以下的2个隔声峰传输损失分别高达44.29 dB与67.43 dB,整个频段内的最高传递损失为90.18 dB.相较于单一的Helmholtz腔、薄膜声学超材料或传统材料,本超材料的隔声性能有了较大提升.结合共振频率与隔声峰处的振动模式图,进一步分析了超材料的隔声机理.计算了超材料的透射系数与反射系数,使用等效参数提取法,得到了超材料的等效模量与等效密度,在隔声峰处发现了负等效密度,同时发现其等效模量接近于零,并由能量角度进一步分析了异常等效参数的产生机理.通过等效电路法,得到了超材料的声阻抗,较精确地计算了超材料的首阶共振频率,并分析了产生误差的原因.研究了附加偏心质量单元对超材料隔声性能的影响,发现附加偏心质量单元可以抑制反对称共振模态的出现,同时大大增加了超材料的隔声峰数量,在实验中这一说法得以验证. 展开更多

关键词 Helmholtz腔 薄膜声学超材料 有限元法 隔声性能 负参数

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基于压电材料的薄膜声学超材料隔声性能研究 被引量：11

6

作者 贺子厚 赵静波 +2 位作者 姚宏 蒋娟娜 陈鑫 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第13期173-184,共12页

针对低频噪声的隔离问题,设计了一种基于压电材料的可调控薄膜声学超材料,该材料由压电质量块嵌入弹性薄膜制成.建立了材料的有限元分析模型,并且计算了材料的各阶特征频率与20-1200 Hz频段的传输损失曲线,并通过实验验证了有限元计算... 针对低频噪声的隔离问题,设计了一种基于压电材料的可调控薄膜声学超材料,该材料由压电质量块嵌入弹性薄膜制成.建立了材料的有限元分析模型,并且计算了材料的各阶特征频率与20-1200 Hz频段的传输损失曲线,并通过实验验证了有限元计算的真实性.计算结果表明:此声学超材料在20-1200 Hz频段内隔声性能良好,存在两个50 dB以上的隔声峰与一个可调式的隔声峰.通过分析简单结构的首阶共振模态并构建其等效模型,从理论上探究了结构参数对薄膜声学超材料隔声性能的影响,并通过有限元计算验证了其等效模型的正确性;综合分析材料的特征频率与传输损失曲线,进一步讨论了结构的隔声机理,分析结果表明,在特征频率处,薄膜的“拍动”会导致声波在其后的传播过程中干涉相消,实现声波的衰减;通过Fano共振理论,探究了各共振点处传输损失曲线特征不同的原因;压电质量块与外接电路组成LC振荡电路,在电路的共振频率处,压电材料的振动可以吸收声波的能量从而造成一个隔声峰,同时可以改变外接电路的参数来调整电路的共振频率,从而实现对隔声性能的调控.最后,探究了压电质量块偏心量对材料性能的影响,并通过有限元计算验证了材料隔声性能的可调性.研究结果为可调式薄膜声学超材料的设计提供了理论参考. 展开更多

关键词 压电材料 薄膜声学超材料 有限元法

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半主动式薄膜型声学超材料超低频隔声特性研究 被引量：5

7

作者 陈传敏 乔钏熙 +3 位作者 郭兆枫 杜鹏宇 陈炜 刘松涛 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第3期60-65,共6页

针对变电站50 Hz的超低频噪声较难控制的特点,设计一种半主动式薄膜型声学超材料,通过仿真模拟计算其隔声特性。该材料以钕铁硼磁铁作为中心质量块负载于边界固定的橡胶薄膜上,并装配通电螺线管作为半主动控制系统。通过仿真模拟及数值... 针对变电站50 Hz的超低频噪声较难控制的特点,设计一种半主动式薄膜型声学超材料,通过仿真模拟计算其隔声特性。该材料以钕铁硼磁铁作为中心质量块负载于边界固定的橡胶薄膜上,并装配通电螺线管作为半主动控制系统。通过仿真模拟及数值分析手段对其隔声特性进行研究。通过改变电流强度准确控制中心钕铁硼磁铁质量块的受力,最终改变薄膜张力,实现隔声峰频率的控制,与一般的薄膜声学超材料相比,其具有缓解薄膜材料疲劳等优点;并对薄膜厚度以及质量块厚度、大小对薄膜型声学超材料声学特性的影响进行研究。仿真结果表明:该材料对于50 Hz的超低频噪声隔声量达到130 dB,具有优良的隔声性能。 展开更多

关键词 声学 半主动式 薄膜声学超材料 超低频 隔声特性

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飞行器舱室内壁蛛网仿生薄膜声学超材料设计 被引量：1

8

作者 曹尔泰 延浩 黄河源 《航空科学技术》 2024年第3期11-19,共9页

飞行器舱室内部噪声对乘员及飞行操控和通信构成了显著威胁,薄膜声学超材料(MAM)在满足轻量化要求的同时具有出色的降噪性能,能够满足航空工业领域对降噪和飞行器重量的双重要求。受蛛网启发,本文通过结合膜、框和一组振子设计了一种仿... 飞行器舱室内部噪声对乘员及飞行操控和通信构成了显著威胁,薄膜声学超材料(MAM)在满足轻量化要求的同时具有出色的降噪性能,能够满足航空工业领域对降噪和飞行器重量的双重要求。受蛛网启发,本文通过结合膜、框和一组振子设计了一种仿生薄膜声学超材料。计算和试验结果表明,仿生模型的振子质量减少了19%,降噪带宽扩展了61%。此外,本文研究了三种设计参数(薄膜形状、振子位置和模型大小)对结构降噪性能的影响规律,并分析了其多级反共振模态。结果表明,圆形模型在降噪性能上优于两个方形模型。当振子位置在半径比为0.54时,可获得最佳的降噪性能。模型在尺寸减小时仍有较大的降噪效果,但当尺寸增大时有失效的可能。非固定框在2×2阵列模型中有助于形成反共振模态,而在3×3阵列模型中作用则相反。根据不同的频率需求调节设计参数,能够适配于飞行器内部复杂、多变的噪声环境。 展开更多

关键词 薄膜声学超材料 仿生结构 飞行器降噪 宽频吸声 结构设计 舱内噪声

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宽频带薄膜型声学超材料隔声性能研究

9

作者 陈彪 孔祥希 陈长征 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第5期62-68,共7页

针对汽车前围板中低频段隔声性能有待优化对问题,提出一种以“X”形摆臂为中心质量块的薄膜声学超材料结构,使用COMSOL仿真软件中声固耦合模块对其结构整体声传递损失曲线(Sound Transmission Loss,STL)、薄膜表面平均法向位移、等效参... 针对汽车前围板中低频段隔声性能有待优化对问题,提出一种以“X”形摆臂为中心质量块的薄膜声学超材料结构,使用COMSOL仿真软件中声固耦合模块对其结构整体声传递损失曲线(Sound Transmission Loss,STL)、薄膜表面平均法向位移、等效参数、耦合振动模态以及影响隔声量因素、调控规律进行有限元分析。结果表明:“X”形中心质量块薄膜声学超材料结构具有优异隔声频率带宽及隔声量幅值,带宽接近1332 Hz,隔声量峰值为54 dB;新结构中“X”形摆臂能兼并由四周质量块产生的不连续隔声峰,从而拓宽隔声频带,提高结构整体隔声性能;增大薄膜厚度和预紧力会使STL曲线整体向高频方向移动,增大“X”形摆臂弹性模量仅会使STL曲线第二隔声谷向高频方向产生小范围移动;其与钢板组成的复合结构能有效提高前围板平均隔声量。相关研究拓展了采用薄膜型声学超材料结构进行中低频段噪声治理的工程应用领域。 展开更多

关键词 声学 薄膜声学超材料 声传递损失 动态等效质量 动态等效刚度 宽频带

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薄膜声学超材料低频隔声研究 被引量：3

10

作者 袁伟 胡超楠 +1 位作者 林国昌 姚永涛 《机械设计与制造工程》 2021年第3期113-117,共5页

由于质量定律的作用,传统材料对于低频噪声的隔绝非常困难,而声学超材料打破了质量定律的限制,实现了小尺寸控制大波长,能够有效控制低频声波。以薄膜声学超材料为研究对象,分析了薄膜声学超材料低频隔声原理。对固有频率的影响因素如... 由于质量定律的作用,传统材料对于低频噪声的隔绝非常困难,而声学超材料打破了质量定律的限制,实现了小尺寸控制大波长,能够有效控制低频声波。以薄膜声学超材料为研究对象,分析了薄膜声学超材料低频隔声原理。对固有频率的影响因素如薄膜大小、面内拉伸预应力进行了隔声损失仿真分析,为低频隔声提供了新思路。通过薄膜大小的仿真发现薄膜声学超材料具有明显的尺度效应,实现了宽低频有效隔声。通过隔声实验验证了仿真方法的准确性。 展开更多

关键词 薄膜声学超材料 低频隔声 固有频率 隔声损失

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一种具有动态磁负刚度薄膜声学超材料的低频隔声特性 被引量：3

11

作者 胥强荣 朱洋 +2 位作者 林康 沈承 卢天健 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第21期176-191,共16页

为提升薄膜/板状结构的低频隔声特性,本文提出一种具有动态磁负刚度的新型准零刚度薄膜声学超材料.首先,应用等效磁荷理论推导了动态磁负刚度;然后,基于伽辽金法建立了有限尺寸下薄膜/板结构的隔声理论模型.通过理论分析、数值仿真及实... 为提升薄膜/板状结构的低频隔声特性,本文提出一种具有动态磁负刚度的新型准零刚度薄膜声学超材料.首先,应用等效磁荷理论推导了动态磁负刚度;然后,基于伽辽金法建立了有限尺寸下薄膜/板结构的隔声理论模型.通过理论分析、数值仿真及实验测试相结合的方法,从结构模态、振动模式、平均速度、相位曲线、等效质量密度和等效弹簧-质量动力学模型等多个角度对其低频(1—1000 Hz)隔声机理开展了研究.结果表明:在初始薄膜张力一定时,减小磁间隙或增大剩余磁通密度均可增大动态磁负刚度,进而减小隔声峰值频率,增加隔声带宽,实现了较宽频段下的有效低频隔声;进一步,当磁间隙大于第二临界磁间隙小于第一临界磁间隙时,结构的一阶模态共振消失,对应隔声谷值大幅提升,显示出超宽频段的隔声效果.这种利用动态磁负刚度改善模态共振导致的低频隔声谷值的方法对薄膜/板型低频隔声超材料的设计具有重要的理论指导价值. 展开更多

关键词 薄膜声学超材料 可调隔声 磁力负刚度 低频宽带

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硅胶薄膜声学超材料单胞结构的隔声测量研究 被引量：2

12

作者 贾玉麒 冯涛 +1 位作者 杨梦露 王晶 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1108-1111,1116,共5页

利用铝制框架、硅胶薄膜和钕铁硼磁铁制作薄膜声学超材料单胞试件,用阻抗管法进行材料隔声量测量,绘制出不同附加质量块下薄膜声学超材料的隔声量曲线,分析了硅胶薄膜振动的等效集中参数与其隔声量曲线的对应关系。实验结果表明,薄膜声... 利用铝制框架、硅胶薄膜和钕铁硼磁铁制作薄膜声学超材料单胞试件,用阻抗管法进行材料隔声量测量,绘制出不同附加质量块下薄膜声学超材料的隔声量曲线,分析了硅胶薄膜振动的等效集中参数与其隔声量曲线的对应关系。实验结果表明,薄膜声学超材料的隔声峰值对应频率具有可调性,50~400 Hz的平均隔声量为5dB,峰值超过11dB。在低频声区域,薄膜声学超材料的隔声量大大高于传统隔声材料。 展开更多

关键词 薄膜声学超材料 隔声 低频 阻抗管法 等效集中参数

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多态反共振协同型薄膜声学超材料低频隔声性能 被引量：19

13

作者 周国建 吴九汇 +3 位作者 路宽 田秀杰 黄威 朱可达 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期64-74,共11页

针对普通声学材料无法有效衰减车内低频噪声的问题,提出一种摆臂式轻质薄膜型声学超材料结构设计形式,通过在子单胞内引入多态反共振模式实现了低频隔声频带的拓宽及隔声量的提高。该超材料以柔性乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)材料作为框架... 针对普通声学材料无法有效衰减车内低频噪声的问题,提出一种摆臂式轻质薄膜型声学超材料结构设计形式,通过在子单胞内引入多态反共振模式实现了低频隔声频带的拓宽及隔声量的提高。该超材料以柔性乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)材料作为框架,并将4个金属薄片和1个十字形EVA摆臂贴附在0.2 mm厚的聚酰亚胺(PI)薄膜表面构造成谐振部分。通过对超单胞的声传递损失(STL)、多态反共振模式和负等效参数的分析,揭示了STL带宽的拓宽机理;基于超单胞结构衍生设计了大尺寸的柔性隔声超材料,并将大尺寸超材料样件装配到汽车发动机机罩内进行实车降噪测试,通过“混响室-消声室”隔声实验和实车降噪测试进一步预估了超材料对低频噪声的衰减能力。研究结果表明:子单胞间的多态反共振协同模式能调制超单胞处于连续的动态平衡状态,促使低频入射与反射声波相互抵消,从而改善了隔声带宽和隔声量;所设计的超材料可使车内1 kHz以下的发动机噪声平均衰减达3 dB(A),为低频宽带隔声材料的设计提供了一种新的思路,在控制低频噪声方面具有潜在的工程化应用前景。 展开更多

关键词 薄膜型声学超材料 低频隔声 轻质 多态反共振 实车降噪测试

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薄膜型声学超材料微结构参数对其隔声性能的影响 被引量：13

14

作者 叶超 苏继龙 《噪声与振动控制》 CSCD 2017年第1期163-166,共4页

基于有限元法(FEA)计算描述薄膜型声学超材料隔声性能的一个重要表征参量,即传递损失(TL)。在此基础上,探索薄膜型声学超材料传递损失峰值(谷值)对应的频率与整个薄膜超材料系统的固有频率之间的关联,并通过调整薄膜声学超材料的微结构... 基于有限元法(FEA)计算描述薄膜型声学超材料隔声性能的一个重要表征参量,即传递损失(TL)。在此基础上,探索薄膜型声学超材料传递损失峰值(谷值)对应的频率与整个薄膜超材料系统的固有频率之间的关联,并通过调整薄膜声学超材料的微结构特征如薄膜厚度、中心质量块、预应力等参量,研究薄膜型声学超材料固有频率和传递损失峰值(谷值)频率频段之间的关系。主要结论是:薄膜边缘预应力增大则传递损失峰值(谷值)对应频率增大,薄膜厚度增加则传递损失的第二和第三峰值对应的频率降低,而薄膜胞元中心质量块质量大小仅对第一峰值(谷值)对应的频率产生显著的影响。 展开更多

关键词 声学 薄膜型声学超材料 传递损失 结构参数 固有频率

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吸声型薄膜声学超材料低频宽带吸声性能研究 被引量：10

15

作者 张忠刚 朱浩宇 +1 位作者 罗剑 马炳和 《应用声学》 CSCD 北大核心 2019年第5期869-875,共7页

该文根据吸声型薄膜声学超材料的吸声机理,在传统的吸声型薄膜声学超材料结构的基础上引入质量非对称结构,优化了不同厚度质量片的排布方式,并根据优化结果制备了能够实现低频宽带吸声效果的薄膜声学超材料样品。对其进行声学实验,测试... 该文根据吸声型薄膜声学超材料的吸声机理,在传统的吸声型薄膜声学超材料结构的基础上引入质量非对称结构,优化了不同厚度质量片的排布方式,并根据优化结果制备了能够实现低频宽带吸声效果的薄膜声学超材料样品。对其进行声学实验,测试结果显示,样品在100-1000Hz频率范围内的平均吸声系数达0.25,并在250-800Hz频率范围内出现了多个共振吸收峰,且实验测得的吸声系数曲线与仿真曲线的趋势有较高的一致性。因此,该样品实现了低频宽带吸声。 展开更多

关键词 吸声型薄膜声学超材料 质量非对称结构 低频宽带吸声 吸声系数测量

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薄膜型声学超材料隔声特性研究 被引量：5

16

作者 王翌伟 徐晓美 +1 位作者 林萍 Lee Heow Pueh 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2021年第6期42-48,共7页

为对一种薄膜型声学超材料的设计提供理论指导,对其隔声性能、影响因素和应用展开研究。构建薄膜型声学超材料的声学仿真模型,开展其隔声性能的单一影响因素和多因素正交优化设计研究,探讨方形声学超材料在汽车前围板上的组合应用。研... 为对一种薄膜型声学超材料的设计提供理论指导,对其隔声性能、影响因素和应用展开研究。构建薄膜型声学超材料的声学仿真模型,开展其隔声性能的单一影响因素和多因素正交优化设计研究,探讨方形声学超材料在汽车前围板上的组合应用。研究表明,随着薄膜厚度或预应力的增加,薄膜型声学超材料单胞的传声损失曲线整体向高频区域移动,传声损失峰值及其所对应的频率均明显增大,有效隔声频率范围变宽;质量块厚度的改变可以在某些频率范围内改变传声损失峰值及其所对应的频率;对薄膜型声学超材料单胞隔声性能影响最大的设计参数是薄膜厚度,其次是薄膜预应力;优化设计后的声学超材料单胞的平均传声损失达到30.2 dB,峰值传声损失81.0 dB比优化前的53.8 dB高50.5%;在材料结构与性能参数相同情况下,方形单胞具有比圆形单胞更好的低频隔声性能;组合后应用于前围板的方形声学超材料可以明显提高传统钢前围板的低频隔声性能。 展开更多

关键词 声学 薄膜型声学超材料 传声损失 正交优化 汽车前围板

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基于多层六边形MAM的变压器降噪方法设计 被引量：1

17

作者 谢泽龙 杨廷方 +4 位作者 刘寒遥 周慧康 王润璞 单淞译 周强辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期201-207,共7页

城市变压器的噪声治理是输变电工程中亟需解决的问题。该研究对某110kV变压器的噪声频谱进行分析,得到变压器噪声主频的分布特性。利用不同类型薄膜声学超材料隔声能力的互补性,设计了一种基于多层六边形薄膜型声学超材料的复合隔声结... 城市变压器的噪声治理是输变电工程中亟需解决的问题。该研究对某110kV变压器的噪声频谱进行分析,得到变压器噪声主频的分布特性。利用不同类型薄膜声学超材料隔声能力的互补性,设计了一种基于多层六边形薄膜型声学超材料的复合隔声结构。该隔声结构具有体积小、隔声性能强的特点。采用有限元法对六边形薄膜声学超材料建立仿真模型,研究分析薄膜厚度与预应力对其隔声性能的影响,结合分析结果对该材料进行优化。在此基础上,建立复合隔声结构的有限元仿真模型。仿真结果表明,该种复合隔声结构在变压器噪声的主频点均具有较高的声传递损失,最低可达20.4 dB左右,能很好地阻断变压器噪声传播。 展开更多

关键词 变压器 薄膜型声学超材料 复合隔声结构 噪声

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薄膜型声学超材料对低频振动的隔声特性分析 被引量：4

18

作者 陆志猛 李从云 +1 位作者 瞿金平 温常琰 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第4期667-673,共7页

高效共振混合机工作频率为60 Hz,且系统处于共振,产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪声,分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点,得到了60 Hz低频声波穿透力强的特点,相比传统的以吸声材料构建的50~100 mm厚度、... 高效共振混合机工作频率为60 Hz,且系统处于共振,产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪声,分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点,得到了60 Hz低频声波穿透力强的特点,相比传统的以吸声材料构建的50~100 mm厚度、隔声效果小于10 dB的隔声罩,分析了薄膜型声学超材料在低频减振降噪中的隔声特性。通过多物理场仿真分析,60 Hz时隔声量为31.4 dB,确定了硅橡胶弹性薄膜的预应力和质量块的面密度;采用3D打印机快速成型技术,构建了隔声实验装置,分析了独立隔声单元、面密度、薄膜尺寸等隔声特性规律。基于人耳在实际环境中感受到的噪声强度,提出了噪声衰减量和插入损失的分析方法,在距离声源380 mm和1000 mm的位置,60 Hz时隔声量分别为27 dB和38 dB。研究成果丰富了低频隔声特性理论,为薄膜型声学超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。 展开更多

关键词 薄膜型声学超材料 低频振动 隔声特性 高效共振混合机

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双层薄膜型超材料夹层板的多带隙设计 被引量：3

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作者 刘金辉 李金强 +1 位作者 张垚 宋智广 《动力学与控制学报》 2023年第7期20-27,共8页

本文将薄膜型声学超材料结构与格栅夹层板结构相结合,发展了一种双层薄膜型超材料夹层板结构.采用有限元方法,建立薄膜型超材料夹层板结构模型,并分析其带隙产生机理.在单层薄膜型超材料夹层板结构的基础上,提出了相同质量与不同质量的... 本文将薄膜型声学超材料结构与格栅夹层板结构相结合,发展了一种双层薄膜型超材料夹层板结构.采用有限元方法,建立薄膜型超材料夹层板结构模型,并分析其带隙产生机理.在单层薄膜型超材料夹层板结构的基础上,提出了相同质量与不同质量的双层薄膜型超材料夹层板结构,将其产生的局域共振带隙与单层薄膜型超材料夹层板结构进行对比分析.结果表明,相较于只含单层薄膜结构的夹层板,具有相同振子质量的双层薄膜型超材料夹层板结构,可以有效拓宽带隙范围.不同质量双层薄膜型超材料夹层板结构,可以增加带隙数量.如果改变“薄膜-质量”谐振器质量块的粘附位置,结构的不对称性会使双层薄膜型超材料夹层板产生多个局域共振带隙,且位置相近的带隙可能合并为较宽的带隙. 展开更多

关键词 薄膜型声学超材料 夹层板 带隙 有限元模拟

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双质量块薄膜型声学超材料的隔声特性分析

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作者 杜金树 贺宇翔 李翔宇 《四川轻化工大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第3期1-8,共8页

基于超材料隔声原理设计了一种双质量块薄膜型声学超材料结构,通过试验和有限元方法对其隔声性能进行了研究,并基于数值方法进一步研究了其隔声特性影响因素。结果表明:所设计的双质量块薄膜型声学超材料在中低频区域能产生两个传声损... 基于超材料隔声原理设计了一种双质量块薄膜型声学超材料结构,通过试验和有限元方法对其隔声性能进行了研究,并基于数值方法进一步研究了其隔声特性影响因素。结果表明:所设计的双质量块薄膜型声学超材料在中低频区域能产生两个传声损失峰值;增加薄膜上质量块半径或厚度会使传声损失曲线整体向低频区域移动;增加质量块之间距离会使第一个隔声峰对应频率和第二隔声峰对应频率出现先减小后增大的变化规律,当质量块之间距离在1.2 mm左右时,第一隔声峰对应频率的极小值为440 Hz,当质量块之间距离在2.4 mm左右时,第二隔声峰对应频率的极小值为685Hz;减小薄膜厚度或预应力会使传声损失曲线整体向低频区域移动。 展开更多

关键词 薄膜型声学超材料 低频隔声 多隔声峰 双质量块 COMSOL

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