本文關鍵詞：基于薄膜型聲學超材料的低頻降噪技術研究

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【摘要】：一直以來,低頻噪聲由于其聲波波長的特殊性,所以采用普通隔聲材料難以達到令人滿意的隔絕效果。薄膜型聲學超材料的出現(xiàn),彌補了傳統(tǒng)的線性隔聲材料應對低頻噪聲問題上的缺陷,表現(xiàn)出了良好的低頻降噪性能�；诮Y構局部共振原理的薄膜型聲學超材料,已經(jīng)成為超材料在低頻噪聲領域應用的主要發(fā)展趨勢。本文系統(tǒng)的研究了薄膜型聲學超材料作為一種新型材料,在低頻降噪方面的降噪機理,以推動薄膜型聲學超材料的實用化進程,本文具體的工作內(nèi)容如下:本文首先詳細分析了聲波在隔聲結構表面的反射、透射以及吸收系數(shù),明確了隔聲材料分析的基本方法,并且給出了隔聲性能的評價指標�；诮Y構力學能量理論,預測了薄膜結構形變狀態(tài)的應變能分布,為吸聲型薄膜聲學超材料吸聲機理的分析提供了理論和仿真基礎。其次,根據(jù)薄膜型聲學超材料的理論模型,基于有限元分析方法和多物理場有限元分析軟件COMSOL,建立了超材料的聲-固耦合模型。分析了聲反射型薄膜聲學超材料在不同頻率(100Hz~1000Hz)的聲源激勵下的隔聲效果,證明了超材料用于低頻降噪的優(yōu)越性。同時,深入研究分析了吸聲型薄膜聲學超材料的吸聲機理,分析了吸聲型薄膜聲學超材料的結構振動特性和能量分布規(guī)律,仿真結果與理論預測基本一致。然后,基于建立的聲-固耦合模型,研究了超材料的結構參數(shù)對超材料的噪聲吸聲系數(shù)的影響。通過對質(zhì)量塊的結構的改進,提高了薄膜聲學超材料對低頻噪聲整體的吸聲效果。并且通過對雙層超材料結構的分析,證明了采用雙層薄膜型聲學超材料結構可以使日常生活中低頻噪聲聲波(20~600Hz)平均透聲系數(shù)降低到低于0.13。最后,制作了薄膜型聲學超材料的實物樣品。基于駐波管測量方法,搭建了實驗平臺對制作的樣品結構進行了低頻隔聲效果的實驗研究,實驗結果表明在414Hz聲頻率點處制作的薄膜型聲學超材料樣品能夠達到38dB的降噪分貝,證明了薄膜型聲學超材料適用于低頻降噪領域的有效性。
【關鍵詞】：薄膜型聲學超材料 低頻降噪 有限元分析 隔聲測量
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB53;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 本文的研究內(nèi)容15-16
• 1.4 本文的結構安排16-18
• 第二章 隔聲材料的降噪分析基本理論18-29
• 2.1 隔聲分析的基本原理18-24
• 2.1.2 平面波方程分析18-19
• 2.1.3 聲波的反射、透射與吸收分析19-22
• 2.1.4 隔聲性能的評價指標22-24
• 2.2 薄板結構的吸聲機理研究分析24-28
• 2.3 本章小結28-29
• 第三章 薄膜型聲學超材料低頻降噪仿真分析29-51
• 3.1 薄膜型聲學超材料模型分析29-32
• 3.2 有限元建模32-36
• 3.2.1 有限元理論32-33
• 3.2.2 聲場有限元建模33-36
• 3.3 聲反射型薄膜型聲學超材料隔聲效果分析36-39
• 3.4 吸聲型薄膜型聲學超材料仿真結果39-49
• 3.4.2 結構振動模態(tài)分析40-42
• 3.4.3 聲場仿真分析42-49
• 3.5 本章小結49-51
• 第四章 吸聲型薄膜型聲學超材料的結構設計51-62
• 4.1 引言51
• 4.2 單層結構設計分析及對比51-59
• 4.2.1 結構參數(shù)的設計對吸聲系數(shù)的影響51-55
• 4.2.2 局部結構改進設計吸聲系數(shù)的影響55-59
• 4.3 雙層結構設計分析59-61
• 4.4 本章小結61-62
• 第五章 薄膜型聲學超材料低頻降噪實驗62-72
• 5.1 薄膜型聲學超材料的制作62-63
• 5.2 薄膜型聲學超材料的低頻隔聲實驗63-69
• 5.2.1 實驗原理63-64
• 5.2.2 駐波管法測量原理分析64-69
• 5.3 實驗結果分析69-71
• 5.4 本章小結71-72
• 第六章 總結與展望72-74
• 6.1 本文總結72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-78

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