本文關(guān)鍵詞：基于薄膜型聲學(xué)超材料的低頻降噪技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 薄膜型聲學(xué)超材料 低頻降噪 有限元分析 隔聲測(cè)量

【摘要】：一直以來(lái),低頻噪聲由于其聲波波長(zhǎng)的特殊性,所以采用普通隔聲材料難以達(dá)到令人滿(mǎn)意的隔絕效果。薄膜型聲學(xué)超材料的出現(xiàn),彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的線性隔聲材料應(yīng)對(duì)低頻噪聲問(wèn)題上的缺陷,表現(xiàn)出了良好的低頻降噪性能�；诮Y(jié)構(gòu)局部共振原理的薄膜型聲學(xué)超材料,已經(jīng)成為超材料在低頻噪聲領(lǐng)域應(yīng)用的主要發(fā)展趨勢(shì)。本文系統(tǒng)的研究了薄膜型聲學(xué)超材料作為一種新型材料,在低頻降噪方面的降噪機(jī)理,以推動(dòng)薄膜型聲學(xué)超材料的實(shí)用化進(jìn)程,本文具體的工作內(nèi)容如下:本文首先詳細(xì)分析了聲波在隔聲結(jié)構(gòu)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(píng)價(jià)指標(biāo)�；诮Y(jié)構(gòu)力學(xué)能量理論,預(yù)測(cè)了薄膜結(jié)構(gòu)形變狀態(tài)的應(yīng)變能分布,為吸聲型薄膜聲學(xué)超材料吸聲機(jī)理的分析提供了理論和仿真基礎(chǔ)。其次,根據(jù)薄膜型聲學(xué)超材料的理論模型,基于有限元分析方法和多物理場(chǎng)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(xué)超材料在不同頻率(100Hz~1000Hz)的聲源激勵(lì)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(shí),深入研究分析了吸聲型薄膜聲學(xué)超材料的吸聲機(jī)理,分析了吸聲型薄膜聲學(xué)超材料的結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性和能量分布規(guī)律,仿真結(jié)果與理論預(yù)測(cè)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(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)超材料的噪聲吸聲系數(shù)的影響。通過(guò)對(duì)質(zhì)量塊的結(jié)構(gòu)的改進(jìn),提高了薄膜聲學(xué)超材料對(duì)低頻噪聲整體的吸聲效果。并且通過(guò)對(duì)雙層超材料結(jié)構(gòu)的分析,證明了采用雙層薄膜型聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu)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(xué)超材料的實(shí)物樣品。基于駐波管測(cè)量方法,搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)制作的樣品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了低頻隔聲效果的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在414Hz聲頻率點(diǎn)處制作的薄膜型聲學(xué)超材料樣品能夠達(dá)到38dB的降噪分貝,證明了薄膜型聲學(xué)超材料適用于低頻降噪領(lǐng)域的有效性。
【關(guān)鍵詞】：薄膜型聲學(xué)超材料 低頻降噪 有限元分析 隔聲測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)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(píng)價(jià)指標(biāo)22-24
• 2.2 薄板結(jié)構(gòu)的吸聲機(jī)理研究分析24-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 薄膜型聲學(xué)超材料低頻降噪仿真分析29-51
• 3.1 薄膜型聲學(xué)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(chǎng)有限元建模33-36
• 3.3 聲反射型薄膜型聲學(xué)超材料隔聲效果分析36-39
• 3.4 吸聲型薄膜型聲學(xué)超材料仿真結(jié)果39-49
• 3.4.2 結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)分析40-42
• 3.4.3 聲場(chǎng)仿真分析42-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第四章 吸聲型薄膜型聲學(xué)超材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51-62
• 4.1 引言51
• 4.2 單層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析及對(duì)比51-59
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)吸聲系數(shù)的影響51-55
• 4.2.2 局部結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)吸聲系數(shù)的影響55-59
• 4.3 雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 薄膜型聲學(xué)超材料低頻降噪實(shí)驗(yàn)62-72
• 5.1 薄膜型聲學(xué)超材料的制作62-63
• 5.2 薄膜型聲學(xué)超材料的低頻隔聲實(shí)驗(yàn)63-69
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原理63-64
• 5.2.2 駐波管法測(cè)量原理分析64-69
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析69-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 本文總結(jié)72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78

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