多态反共振协同型薄膜声学超材料低频隔声性能 被引量：16

1

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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基于声学超材料的低频隔声模型设计

2

作者 刘烨昕 张权 韩建宁 《测试技术学报》 2024年第2期187-193,共7页

由于低频声波波长较长且穿透力强、难以衰减,能很轻易地绕过障碍物,所以排除低频声波的干扰一直是声学研究中的一大问题。为了实现对低频波的有效吸收,解决现代生产生活中普遍存在的噪声污染问题,以声学超材料为基础,利用COMSOL有限元... 由于低频声波波长较长且穿透力强、难以衰减,能很轻易地绕过障碍物,所以排除低频声波的干扰一直是声学研究中的一大问题。为了实现对低频波的有效吸收,解决现代生产生活中普遍存在的噪声污染问题,以声学超材料为基础,利用COMSOL有限元软件研究设计一种二维三分量局部共振型超材料模型,对不同频率、不同厚度和不同形状结构的超材料模型隔声效果展开研究。经仿真实验结果验证,模型能够实现对低频声波的吸收,在20~3000 Hz频率范围内有效降低低频宽频噪声,最大可得到30 dB的声衰减,从而达到良好的低频隔声效果,这项研究对声学的发展有很好的现实价值和发展空间,为民用及军用领域对减振降噪的高需求提供了更多的可能,可在许多不同的应用中发挥作用。 展开更多

关键词 声学超材料 低频隔声 低频振动噪声 声子晶体 COMSOL

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穿孔板-膜腔复合型隔声罩隔声特性研究

3

作者 叶天贵 胡世尧 +1 位作者 靳国永 闫燕 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1093-1101,共9页

针对低频隔声问题,本文提出一种穿孔板-膜腔复合型隔声结构。基于有限元法建立了隔声结构单胞模型,开展了单胞模型声学特性分析及构型优化;在此基础上,建立大尺寸穿孔板-膜腔复合型隔声板数值仿真模型,探究其隔声性能及框架对隔声性能... 针对低频隔声问题,本文提出一种穿孔板-膜腔复合型隔声结构。基于有限元法建立了隔声结构单胞模型,开展了单胞模型声学特性分析及构型优化;在此基础上,建立大尺寸穿孔板-膜腔复合型隔声板数值仿真模型,探究其隔声性能及框架对隔声性能的影响规律,结合仿真结果开展多层薄膜型隔声板隔声性能研究;建立穿孔板-膜腔复合型隔声罩仿真分析模型,分析多层薄膜型隔声罩的隔声性能,设计附加吸声材料的多层薄膜型隔声罩;研制隔声罩样件,实验证明该样件具备较好的低频隔声性能。 展开更多

关键词 低频隔声 有限元法 多层薄膜 低频宽带 隔声罩 穿孔板 插入损失 实验验证

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沙漏型声子晶体的中低频隔声减振性能研究

4

作者 胡启国 魏晨 刘灜 《陕西科技大学学报》 北大核心 2024年第1期131-137,共7页

针对机械工业装备上难以解决的低频振动与噪声问题,提出一种小尺寸、轻量化的新型声子晶体结构,研究其隔声减振特性,通过有限元仿真计算该声子晶体无限周期排列时的隔声量、能带结构以及有限周期排列时的振动响应,分析该结构的隔声机理... 针对机械工业装备上难以解决的低频振动与噪声问题,提出一种小尺寸、轻量化的新型声子晶体结构,研究其隔声减振特性,通过有限元仿真计算该声子晶体无限周期排列时的隔声量、能带结构以及有限周期排列时的振动响应,分析该结构的隔声机理及减振特性,并研究了关键几何参数、散射体材料和声波入射角度对该结构的隔声特性的影响规律,以及板结构减振频带的拓宽方法.结果表明:该声子晶体结构在1 000 Hz以下频率范围内具有优越的隔声减振性能,通过将不同参数的结构进行组合的方法可以拓宽声子晶体板的减振频带,为工程结构的中低频隔声减振及声子晶体的应用提供了新的思路与可行性参考. 展开更多

关键词 局域共振 声子晶体 低频隔声 减振特性

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变压器低频噪声控制用多层约束阻尼隔声技术

5

作者 陈晓刚 崔建业 +3 位作者 赵凯美 田一 吴雪峰 黄晓峰 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期283-287,共5页

变压器低频噪声很容易受到变电站周边居民投诉。为有效阻隔变压器油箱外噪声传播,在测试掌握500kV变压器噪声水平和频谱特征的基础上,研发一种多层约束阻尼隔声板。首先,构建隔声板仿真分析模型,计算分析约束阻尼板约束层、弹性夹层材... 变压器低频噪声很容易受到变电站周边居民投诉。为有效阻隔变压器油箱外噪声传播,在测试掌握500kV变压器噪声水平和频谱特征的基础上,研发一种多层约束阻尼隔声板。首先,构建隔声板仿真分析模型,计算分析约束阻尼板约束层、弹性夹层材质对隔声性能的影响。随后,通过传声损失测试,确定多层约束阻尼隔声板的结构参数。最后,构建500 kV变压器和加装多层约束阻尼隔声板的声场仿真模型,并在实际变压器上进行验证,结果表明,安装多层约束阻尼隔声板后,变压器声压级下降9.3 dB(A)。 展开更多

关键词 声学 变压器 低频噪声 约束阻尼 隔声 阻尼橡胶

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微薄膜超材料复合隔声结构的低频宽带隔声研究 被引量：1

6

作者 李安康 杨坤 +1 位作者 彭安 吴恒亮 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第3期260-264,共5页

在治理环境噪声方面低频隔声是一个难以解决的顽疾。随着声学超材料的发展,发现由薄膜微结构周期排列构成的轻质隔声材料具有优异的低频隔声性能。研究这种低频隔声材料与传统隔声材料的组合,通过设计这样一种复合结构实现覆盖低频到中... 在治理环境噪声方面低频隔声是一个难以解决的顽疾。随着声学超材料的发展,发现由薄膜微结构周期排列构成的轻质隔声材料具有优异的低频隔声性能。研究这种低频隔声材料与传统隔声材料的组合,通过设计这样一种复合结构实现覆盖低频到中高频的高效宽带隔声。在理论上推导出薄膜微结构的隔声量计算公式及简化公式,同时结合传统均质板的隔声理论,实现对复合隔声结构整体隔声的理论预测。通过对所设计样件的测试验证了理论模型的有效性,结果表明该复合结构具有高效的宽带隔声效果。该研究对低频宽带噪声控制具有较大应用价值。 展开更多

关键词 声学 薄膜微结构 声学超材料 低频宽带隔声 驻波管 声学小样

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两边支撑声学超材料板的低频宽带隔声性能研究 被引量：5

7

作者 张嵩阳 陈勇勇 +2 位作者 王广周 王磊磊 王小鹏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期254-259,266,共7页

以电力变压器低频隔声为应用背景,提出了一种结构简单轻质的局域共振声学超材料板,它由在两边支撑框架上紧密粘贴高分子聚合物薄板制成,相比四边支撑超材料板,其具有更加优越的低频隔声能力。在声波垂直入射条件下,采用有限元仿真对其... 以电力变压器低频隔声为应用背景,提出了一种结构简单轻质的局域共振声学超材料板,它由在两边支撑框架上紧密粘贴高分子聚合物薄板制成,相比四边支撑超材料板,其具有更加优越的低频隔声能力。在声波垂直入射条件下,采用有限元仿真对其隔声特性进行研究,结果表明在248 Hz处出现了一个明显的隔声峰,隔声量达到了31 dB。为拓宽低频隔声频带,在超材料板上布置质量块,仿真结果表明在152~560 Hz范围内出现了三个密集的隔声峰,最高隔声量达26 dB,从而一定程度上实现宽频隔声效果;同时在120 Hz处出现了一个隔声量为18 dB的隔声峰。最后搭建了基于小型箱体的隔声实验平台,可以发现实验测试结果与仿真结果具有较好的一致性,从而验证了轻质声学超材料板良好的低频宽带隔声性能,说明了两边支撑声学超材料板具有广阔的工程化应用前景。 展开更多

关键词 声学超材料板 局域共振 低频隔声 附加质量

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健康声环境之住宅隔音窗应用研究 被引量：2

8

作者 曾昱 董超 《建筑技艺》 2020年第S02期96-99,共4页

随着现代交通设施的高速发展,越来越多的人居住在靠近机场、高铁以及高速公路等交通便捷的地方,但又不免受到昼夜交通噪音的影响,非常影响居民的生活品质。因此如何做好交通复杂地区,特别是低频噪音影响较大的地区的住宅项目门窗工程设... 随着现代交通设施的高速发展,越来越多的人居住在靠近机场、高铁以及高速公路等交通便捷的地方,但又不免受到昼夜交通噪音的影响,非常影响居民的生活品质。因此如何做好交通复杂地区,特别是低频噪音影响较大的地区的住宅项目门窗工程设计十分重要。 展开更多

关键词 交通低频噪音 隔音窗 隔音胶片 复合玻璃 型材系统

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边界条件和加筋参数对平板型建筑结构低频隔声性能的影响分析 被引量：2

9

作者 欧达毅 麦卓明 史晓峰 《建筑科学》 CSCD 北大核心 2016年第10期80-85,共6页

加筋平板结构在工程、建筑等领域中有广泛应用。本文提出了一种加筋平板结构声振响应模型,可同时考虑任意边界条件和任意加筋参数,并快速计算结构的振动特性及声传递损失。基于该模型并结合低频噪声评价指标,本文对加筋型平板建筑结构... 加筋平板结构在工程、建筑等领域中有广泛应用。本文提出了一种加筋平板结构声振响应模型,可同时考虑任意边界条件和任意加筋参数,并快速计算结构的振动特性及声传递损失。基于该模型并结合低频噪声评价指标,本文对加筋型平板建筑结构的低频隔声性能进行了综合分析,研究结果表明:建筑结构的边界条件和加筋参数都对建筑结构的隔声性能有重要影响,本文所提模型及分析方法能有效分析这些影响,并有助于加筋型建筑结构的优化设计。 展开更多

关键词 加筋板 建筑结构 边界条件 低频噪声 隔声性能

原文传递

薄膜型局域共振隔声罩隔声特性 被引量：1

10

作者 吕东方 靳国永 +1 位作者 叶天贵 胡世尧 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1462-1470,共9页

针对船舶动力设备产生的低频噪声控制问题,本文设计了一种薄膜型局域共振隔声罩。基于有限元法建立了薄膜型局域共振声学结构单胞模型,分析了其低频隔声特性及机理;建立了大尺寸薄膜型局域共振声学结构仿真模型,探讨了框架和预应力等因... 针对船舶动力设备产生的低频噪声控制问题,本文设计了一种薄膜型局域共振隔声罩。基于有限元法建立了薄膜型局域共振声学结构单胞模型,分析了其低频隔声特性及机理;建立了大尺寸薄膜型局域共振声学结构仿真模型,探讨了框架和预应力等因素对其隔声性能的影响规律,结合仿真结果开展了大尺寸薄膜型局域共振声学结构的优化设计;建立了薄膜型局域共振隔声罩仿真分析模型,分析了面板构型、薄膜层数和附加质量等关键参数对其隔声性能的影响规律,在此基础上提出了基于多层薄膜结构的复合低频宽带薄膜型局域共振隔声罩优化方案,达到了低频宽带隔声的目的,并在整个计算频段展现出优良的隔声性能。 展开更多

关键词 薄膜型声学结构 局域共振 低频 宽带 隔声罩 有限元法 优化 仿真

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高架公路新型泡沫铝隔音屏的研究 被引量：2

11

作者 杨国俊 李威 张文帅 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期116-119,共4页

利用东北大学生产的泡沫铝材料制作了新型泡沫铝隔音屏,研究了新型泡沫铝隔音屏合理结构,测试了新型泡沫铝隔音屏的隔音效果。结果表明：新型泡沫铝隔音屏在低频段具有良好的隔音效果,可将环境噪音降低20~30dB,表明其是一种非常先进的... 利用东北大学生产的泡沫铝材料制作了新型泡沫铝隔音屏,研究了新型泡沫铝隔音屏合理结构,测试了新型泡沫铝隔音屏的隔音效果。结果表明：新型泡沫铝隔音屏在低频段具有良好的隔音效果,可将环境噪音降低20~30dB,表明其是一种非常先进的隔音屏,具有很好的应用前景。 展开更多

关键词 交通工程 泡沫铝材料 隔音屏 低频隔音 降噪

原文传递

局域共振声子结构在汽车地毯低频隔声中的应用 被引量：1

12

作者 张思文 张军 +3 位作者 章晓轩 刘宏玉 刘从光 朱冠妮 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期362-367,共6页

本文首次将局域共振声子带隙特性应用于汽车地毯的隔声设计中。基于局域共振思想,对地毯EVA隔声层进行微结构设计,使其产生一定的带隙特性,从而提高地毯的低频隔声量。理论计算和试验测试都表明,所设计的具有局域共振微结构的地毯隔声层... 本文首次将局域共振声子带隙特性应用于汽车地毯的隔声设计中。基于局域共振思想,对地毯EVA隔声层进行微结构设计,使其产生一定的带隙特性,从而提高地毯的低频隔声量。理论计算和试验测试都表明,所设计的具有局域共振微结构的地毯隔声层在400Hz附近的频率范围具有局域共振声子带隙,隔声量比没有微结构的地毯隔声层提高了约5d B,说明该设计方法在低频范围突破了隔声的质量定律,利用更轻量化的材料实现了更好的低频隔声效果,为汽车低频隔声技术和轻量化设计提供了一种新的方法。 展开更多

关键词 汽车地毯 低频隔声 局域共振 声子带隙

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基于变密度法的水声隔声超材料拓扑逆向设计 被引量：1

13

作者 王洋 赵宏刚 +4 位作者 杨海滨 王超 刘家玮 郁殿龙 温激鸿 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期1360-1371,共12页

低声阻抗超材料在水下环境中可以被视为声学软边界,并且在水声隔声方面具有重要应用前景.然而,设计出能够有效阻隔低频水声声波(<1000 Hz)的低声阻抗超材料仍然面临挑战.本文基于变密度法,对具有90°旋转对称性的低声阻抗超材料... 低声阻抗超材料在水下环境中可以被视为声学软边界,并且在水声隔声方面具有重要应用前景.然而,设计出能够有效阻隔低频水声声波(<1000 Hz)的低声阻抗超材料仍然面临挑战.本文基于变密度法,对具有90°旋转对称性的低声阻抗超材料开展拓扑逆向设计,得到了一类具有中心四边形框架附着变截面韧带拓扑特征的声学超材料,其声阻抗只有水的1/40~1/30.有限元仿真揭示了超材料在薄厚度约束下(41 mm)能够在200~1000 Hz低频宽带范围内实现高效的水声隔声,平均隔声量大于19 dB.进一步等效参数分析发现,通过改变超材料方位角,能够产生纵波速度远小于横波速度的新颖物理现象.慢纵波速度使得超材料获得更低的等效声阻抗,从而进一步实现低频宽带水声隔声性能.本文的工作有望为低频宽带水声隔声超材料设计提供一种新的思路. 展开更多

关键词 声学超材料 低频水声隔声 低声阻抗 慢波速 负泊松比

原文传递

基于深度学习的低频宽带隔声器件设计

14

作者 孙雪聪 贾晗 +1 位作者 杨玉真 杨军 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第3期611-619,共9页

在实际应用中,通常需要将多个声人工结构单元进行组合来实现低频宽带的隔声降噪。这种组合结构往往参数较多,传统的设计方法很难对其进行高效的自动化设计。该文在集总参数模型的基础上,提出了一种基于深度学习的低频宽带隔声器件设计方... 在实际应用中,通常需要将多个声人工结构单元进行组合来实现低频宽带的隔声降噪。这种组合结构往往参数较多,传统的设计方法很难对其进行高效的自动化设计。该文在集总参数模型的基础上,提出了一种基于深度学习的低频宽带隔声器件设计方法,并基于该方法完成了由9个二阶亥姆霍兹共鸣器单元组合而成的低频宽带隔声装置的设计。仿真结果表明,该隔声装置在158522 Hz范围内均具有良好的隔声效果,从而验证了所提出方法的有效性。与传统方法相比,该文所提出的设计方法不仅减少了对设计者专业知识和设计经验的依赖,而且具有更高的设计效率、更强的通用性,未来有望进一步推广至其他声人工结构的设计领域。 展开更多

关键词 低频宽带隔声 亥姆霍兹共鸣器 深度学习 集总参数模型

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地面隔声墙高度对轨道交通高架结构噪声影响研究 被引量：2

15

作者 张天琦 刘艳 +1 位作者 罗雁云 周力 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期168-175,共8页

以轨道交通32 m双线混凝土简支箱梁为研究对象,采用现场实测及有限元、声学边界元联合仿真的方法,分析列车运行条件下桥梁低频结构辐射噪声的声场分布,在此基础上,考虑在桥梁附近设立不同高度的地面隔声墙,分析隔声墙高度对桥梁结构噪... 以轨道交通32 m双线混凝土简支箱梁为研究对象,采用现场实测及有限元、声学边界元联合仿真的方法,分析列车运行条件下桥梁低频结构辐射噪声的声场分布,在此基础上,考虑在桥梁附近设立不同高度的地面隔声墙,分析隔声墙高度对桥梁结构噪声的影响。研究结果表明:桥梁振动辐射的噪声主要集中在底板附近,以小于250 Hz的低频噪声为主,全局峰值出现在50～63 Hz频率段;在一些较为复杂的现场工况,例如居民楼距高架桥的距离较近,在居民楼和桥梁之间设立的隔声墙,可以在一定程度上降低桥梁结构噪声对居民生活的影响;位于桥梁附近的隔声墙对于墙后的场点有一定的降噪效果,降噪效果与隔声墙高度呈非线性关系,在考虑经济效益和美观的情况下,可以设立2.3 m左右的隔声墙。 展开更多

关键词 轨道交通高架箱梁 桥梁低频辐射噪声 有限元 边界元 隔声墙高度

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主变压器噪声特性分析及复合隔声结构设计

16

作者 王坤 谢连科 +3 位作者 邢拓 巩泉泉 张国英 朱亦丹 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第2期315-320,共6页

超高压变电站的主变压器的噪声影响已引起广泛关注。以某典型化设计的500kV变电站A的主变压器为例,进行了现场测试,得到其主变压器噪声能量主要集中在中低频范围内,且具备明显的线谱噪声特征。针对该噪声特点,提出了一种内插微穿孔板的... 超高压变电站的主变压器的噪声影响已引起广泛关注。以某典型化设计的500kV变电站A的主变压器为例,进行了现场测试,得到其主变压器噪声能量主要集中在中低频范围内,且具备明显的线谱噪声特征。针对该噪声特点,提出了一种内插微穿孔板的双层带孔板型声学超材料的复合隔声结构。使用传递矩阵理论对该复合结构进行了分析,并在阻抗管中进行了实验验证。实验结果表明:该复合隔声结构具备针对性隔声要求,理论与实验传递损失曲线基本吻合。 展开更多

关键词 主变噪声 低频隔声 带孔板型超材料 微穿孔板

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双层超材料板的带隙特征与隔声性能研究

17

作者 刘兵飞 郝杨杰 +3 位作者 赵寰宇 肖伟民 盖晓玲 骆岩红 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期270-277,共8页

通过设计槽形双环共振单元,构造正方点阵、三角点阵双层超材料板,采用有限元法计算他们的弯曲波低频带隙,而局域共振产生负的动态质量密度的频率段与带隙很好地吻合。对于相同晶格常数和材料组分条件下,在弯曲波带隙频率范围分析正方点... 通过设计槽形双环共振单元,构造正方点阵、三角点阵双层超材料板,采用有限元法计算他们的弯曲波低频带隙,而局域共振产生负的动态质量密度的频率段与带隙很好地吻合。对于相同晶格常数和材料组分条件下,在弯曲波带隙频率范围分析正方点阵、三角点阵双层超材料板的双环旋转角β、声波入射角θ对隔声量STL的影响。与常见同质量均质双层板比较,这种新型双层超材料板具有频率低、结构简单、体积小等优点,在减振降噪工程领域有着广阔应用前景。 展开更多

关键词 声学 双层超材料板 弯曲波 低频带隙 点阵类型 隔声特性

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双质量块薄膜型声学超材料的隔声特性分析

18

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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一种准零刚度声学超材料板的低频宽频带隔声行为 被引量：5

19

作者 胥强荣 沈承 +1 位作者 韩峰 卢天健 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第24期157-168,共12页

在传统弹簧-振子局域共振基础上,本文并联倾斜弹簧负刚度机构,提出一种新型的准零刚度局域共振型声学超材料板,以实现低频宽频带有效隔声.首先,从动力学角度推导准零刚度结构的归一化等效刚度;然后,基于等效介质法建立声学超材料板的隔... 在传统弹簧-振子局域共振基础上,本文并联倾斜弹簧负刚度机构,提出一种新型的准零刚度局域共振型声学超材料板,以实现低频宽频带有效隔声.首先,从动力学角度推导准零刚度结构的归一化等效刚度;然后,基于等效介质法建立声学超材料板的隔声理论模型,并通过理论分析和数值模拟(有限元)结果,讨论其在正负等效刚度区的隔声效果;最后,为验证理论预测的准确性,制备准零刚度超材料板样件并采用阻抗管对其进行测试.结果表明:在正刚度区,增大弹簧的刚度比或预压缩量可显著降低超材料板的局域共振频率,如在10 Hz附近获得30 dB的传输损失,实现了超低频隔声.在负刚度区,超材料板不产生局域共振现象,且可避免“吻合效应”引起的隔声低谷现象,故可在53-1500 Hz宽频段内实现大宽带隔声(大于30 dB),相较传统材料或类似的超材料具有显著优势.进一步利用理论模型,从等效质量面密度、反射系数和声阻抗率等多个角度,分析了超材料板的隔声机理,在隔声峰处发现了负的等效质量密度,且隔声谷处产生了低频“吻合效应”.本文提出利用准零刚度局域共振思想实现低频宽带隔声的方法,克服了传统超材料需减小刚度或增大附加质量的不利特性,对低频隔声结构的设计具有重要的理论指导意义. 展开更多

关键词 超材料 局域共振 准零刚度 低频 隔声

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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

20

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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