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软硬层状聚氯乙烯复合结构材料的制备和声学性能

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高分子材料科学与工程 2021年第3期37卷 123-128,134页

作者：霍又嘉朱雯雯潘博坤刘杨游峰沈佳斌李菁瑞湖北省等离子体化学与新材料重点实验室武汉工程大学材料科学与工程学院湖北武汉430205 佛山(华南)新材料研究院广东佛山528200 四川大学高分子研究所四川成都610065

为了解决噪声污染问题,以聚氯乙烯(PVC)为基体,添加硫酸钡(BaSO_(4))、硅藻土(DE)和AC发泡剂等填料,利用熔融共混法分别制备了硬层PVC/BaSO_(4)复合材料和软层PVC/DE、PVC/DE/AC复合材料,通过热合层压的方法制备得到软硬层状PVC复合材... 详细信息

为了解决噪声污染问题,以聚氯乙烯(PVC)为基体,添加硫酸钡(BaSO_(4))、硅藻土(DE)和AC发泡剂等填料,利用熔融共混法分别制备了硬层PVC/BaSO_(4)复合材料和软层PVC/DE、PVC/DE/AC复合材料,通过热合层压的方法制备得到软硬层状PVC复合材料。研究了填料种类、添加量及材料结构对软硬层状结构材料的吸声、隔声性能和动态力学性能的影响。结果表明,软硬层状复合结构材料比单层复合材料的隔声效果大大增强,平均隔声量随BaSO_(4)含量的增加而增大。当BaSO_(4)质量分数为50%时,软硬层状复合结构材料的平均隔声量最大,为40.3 dB。

关键词：硫酸钡硅藻土聚氯乙烯声学性能动态力学性能

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金属纤维声学性能研究现状与展望

现代制造工程 2022年第6期 128-141,152页

作者：徐方奇任志英白鸿柏梁翼路纯红黄朝强福州大学机械工程及自动化学院福州350116 福州大学金属橡胶工程研究中心福州350116 河北工业职业技术学院汽车工程系石家庄050091 福建强纶新材料股份有限公司龙岩361000

金属纤维多孔材料是一种重要的纤维类多孔材料,具有优异的吸声性能。对金属纤维多孔材料的制备工艺进行了介绍,综述了金属纤维多孔材料的吸声理论模型以及试验研究的现状。针对单层金属纤维,依据理论与试验研究结果,详细探讨了不同结构... 详细信息

金属纤维多孔材料是一种重要的纤维类多孔材料,具有优异的吸声性能。对金属纤维多孔材料的制备工艺进行了介绍,综述了金属纤维多孔材料的吸声理论模型以及试验研究的现状。针对单层金属纤维,依据理论与试验研究结果,详细探讨了不同结构的金属纤维多孔材料的特性参数(包括纤维丝径、孔隙率和平均孔径等)、装配参数(主要指背后空气层厚度)、梯度特性以及外部环境对材料吸声性能的影响。探讨了金属纤维复合结构的吸声性能以及金属纤维多孔材料吸声性能的优化现状。最后阐述了金属纤维多孔材料在声学领域的工程应用,并对金属纤维多孔材料的后续研究工作进行了展望。

关键词：金属纤维纤维多孔材料声学性能

基于计算流体力学计算结果的穿孔管消声器声学性能研究

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机械工程学报 2017年第1期53卷 79-85页

作者：郭立新范威东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

为了准确研究温度与气体流动对某轿车穿孔管消声器声学性能的影响,建立消声器的结构模型与内部流体域模型,并分别划分流体域的计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)网格与声学有限元网格。利用Fluent软件对消声器内部的温度... 详细信息

为了准确研究温度与气体流动对某轿车穿孔管消声器声学性能的影响,建立消声器的结构模型与内部流体域模型,并分别划分流体域的计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)网格与声学有限元网格。利用Fluent软件对消声器内部的温度场与气流速度场进行仿真计算。通过网格映射的方法,将CFD网格上温度、气流速度等数据转移到声学网格中,以CFD计算结果作为声场分析的边界条件,应用声学软件LMS Virtual.Lab Acoustics对消声器内部声场进行数值模拟,得到传递损失曲线。研究结果表明,介质温度升高使传递损失曲线向高频方向移动;存在气体流动时传递损失曲线向低频方向移动,传递损失也有所增加,尤其是在20~200 Hz的低频段内变化较为明显,但总体来看变化幅度不大。

关键词：穿孔管消声器 CFD计算结果网格映射传递损失声学性能

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再生陶粒混凝土吸音板的制备与声学性能

中南大学学报（自然科学版） 2020年第5期51卷 1299-1308页

作者：栾皓翔吴瑾朱万旭潘佳玉张瑞东周红梅南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西科技大学土木与建筑工程学院广西柳州545006 江苏华江建设集团有限公司建筑设计分公司江苏南京210009

通过以建筑垃圾为主要原料,掺入激发剂,黏结剂等外加剂,采用免烧结制备工艺,进行建筑垃圾再生料吸音陶粒的制备。将吸音陶粒作为主要骨料,掺入减水剂调节水灰比和水泥用量,进行吸音陶粒混凝土的配合比正交试验。为满足实际工程应用要求... 详细信息

通过以建筑垃圾为主要原料,掺入激发剂,黏结剂等外加剂,采用免烧结制备工艺,进行建筑垃圾再生料吸音陶粒的制备。将吸音陶粒作为主要骨料,掺入减水剂调节水灰比和水泥用量,进行吸音陶粒混凝土的配合比正交试验。为满足实际工程应用要求,以抗压强度作为指标确定吸音陶粒混凝土的配合比,其孔隙率为20.5%,抗压强度为12.76 MPa。结合轨道交通现场实际,设计模板尺寸浇筑陶粒混凝土吸音板,并采用混响室法对吸音板进行声学性能测试。研究结果表明:孔隙率是影响吸音陶粒混凝土吸声性能和抗压强度的主要因素。陶粒混凝土吸音板的平均吸声系数为0.74,降噪系数为0.8,满足实际轨道交通工程中的吸音降噪要求。

关键词：建筑垃圾陶粒制备混凝土吸音板声学性能

各向异性不同含量羟基铁粉颗粒/磁性聚氨酯泡沫的可控力学和声学性能

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复合材料学报 2020年第12期37卷 3102-3110页

作者：王彩萍张家华王晓杰中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所常州213164 南京林业大学机械电子工程学院南京210037

聚氨酯泡沫(PUFs)被广泛应用于飞机、车辆和许多其他设施中的噪声控制。本文研究的磁性聚氨酯泡沫(MPUFs)是一种新型智能泡沫,其力学和声学特性可通过磁场控制。采用一步全水法制备了添加羟基铁粉颗粒的磁性聚氨酯泡沫(CIPs/MPUFs),在... 详细信息

聚氨酯泡沫(PUFs)被广泛应用于飞机、车辆和许多其他设施中的噪声控制。本文研究的磁性聚氨酯泡沫(MPUFs)是一种新型智能泡沫,其力学和声学特性可通过磁场控制。采用一步全水法制备了添加羟基铁粉颗粒的磁性聚氨酯泡沫(CIPs/MPUFs),在发泡过程中施加一定强度的磁场,磁颗粒沿着外加磁场方向排列成链状有序结构,得到各向异性磁性泡沫。在外加磁场作用下,CIPs/MPUFs内部磁性颗粒发生迁移,材料的力学和声学性能发生改变。实验研究了外加磁场对CIPs/MPUFs力学性能和吸声性能的影响。实验结果表明:在外加磁场条件下,CIPs/MPUFs的储能模量和损耗模量随磁性颗粒含量的增加而增加;CIPs/MPUFs的平均吸声系数变化幅度在1%~7%之间,当颗粒含量为5wt%、制备磁场为200 mT、测试施加1.5 A电流时,CIPs/MPUFs的平均吸声系数增加幅度最大,为6.5%。

关键词：各向异性外加磁场磁性聚氨酯泡沫力学性能声学性能

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叶片穿孔对离心风机声学性能的影响研究

机电工程 2023年第8期40卷 1267-1275页

作者：陈波李家春何俊杰徐娇王永涛贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025 贵州省水利科学研究院贵州贵阳550002

针对离心风机叶片旋转造成风机运行噪声大等问题,以叶片表面结构作为研究对象,对叶片迎风面结构进行了声学性能仿真模拟,分析了叶片穿孔对离心风机声学性能的影响。首先,对叶片迎风面进行了穿孔处理,并使用FLUENT仿真软件探究了不同穿... 详细信息

针对离心风机叶片旋转造成风机运行噪声大等问题,以叶片表面结构作为研究对象,对叶片迎风面结构进行了声学性能仿真模拟,分析了叶片穿孔对离心风机声学性能的影响。首先,对叶片迎风面进行了穿孔处理,并使用FLUENT仿真软件探究了不同穿孔形状、不同穿孔直径、不同孔隙率对风机噪声的影响规律;然后,在叶片内部填充多孔介质材料后,讨论了其对风机声学性能的影响;最后,开展了原始叶片、叶片穿孔、叶片穿孔并填充材料的正交实验,通过实验对不同叶片穿孔结构的仿真结果的可靠性进行了验证。仿真结果表明:当穿孔形状为圆形、穿孔直径为1.5 mm、孔隙率为5%时,风机噪声降低了5.6%;叶片内部填充多孔介质材料后,能进一步降低风机噪声,相较原始叶片,降噪效果提升了9.1%,同时风机负压性能提升了11%。实验结果表明:叶片穿孔并填充材料能使降噪效果提升5.3%,风量提升7.5%。研究结果表明:对叶片表面结构进行穿孔、内部填充多孔材料的方式能有效降低风机噪声,所得结论可为离心风机的降噪处理提供参考。

关键词：通风机离心风机风机运行噪声穿孔板声学性能多孔介质材料

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催化消声器声学性能分析与改进

内燃机学报 2017年第2期35卷 171-177页

作者：刘军周磊臧志成赵闯卢凯吴燕江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 凯龙高科技股份有限公司江苏无锡214177

某配套催化消声器的柴油机排气噪声偏大,利用LMS声学测试系统进行声压测试,频谱分析后发现:高频消声性能不足是导致催化消声器消声效果变差的主要原因.针对催化消声器后半段结构提出扩张腔和穿孔管组合结构的改进方案,建立有限元模型,... 详细信息

某配套催化消声器的柴油机排气噪声偏大,利用LMS声学测试系统进行声压测试,频谱分析后发现:高频消声性能不足是导致催化消声器消声效果变差的主要原因.针对催化消声器后半段结构提出扩张腔和穿孔管组合结构的改进方案,建立有限元模型,进行流场和声学仿真分析,最后进行试验验证.结果表明:扩张腔和穿孔管的组合结构能稳定气流速度,降低涡流强度,具有良好的流场特性,同时对排气噪声中的高频成分有良好的抑制作用;保持催化消声器前半段结构不变,仅对后段结构进行改进,在提高消声性能的同时还可保证其净化性能.

关键词：柴油机催化消声器声学性能频谱分析结构改进

不同温湿度处理的乐器用材声学性能变化及机理研究

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不同温湿度处理的乐器用材声学性能变化及机理研究

作者：余德倩南京林业大学

学位级别：硕士

音乐是人类艺术皇冠上一颗璀璨的钻石,对人类文明有着重要意义。器乐是音乐表现形式的主要构成部分,优美器乐的产生依赖不同类型的乐器,针对木质类乐器用材品质的研究对于推动音乐的发展至关重要。本研究从解剖构造、孔隙结构以及化学... 详细信息

音乐是人类艺术皇冠上一颗璀璨的钻石,对人类文明有着重要意义。器乐是音乐表现形式的主要构成部分,优美器乐的产生依赖不同类型的乐器,针对木质类乐器用材品质的研究对于推动音乐的发展至关重要。本研究从解剖构造、孔隙结构以及化学组分等多角度分析泡桐(Paulownia sp.)、梓木(Catalpa sp.)、杉木(Cunninghamia lanceolata)西加云杉(Picea sitchenrsis)这4种木材声学性能差异的原因,以期更好的探索和解释木质乐器制造的选材用材规则。采用干湿循环处理和高温热处理两种方法对4种木材原料进行人工加速老化,从孔隙结构和化学组分的角度分析探讨木材声学性能的变化机理,为乐器用木材声学振动性能和发音稳定性的人工改良提供理论依据。得出主要结论如下:(1)4种木材中,泡桐、杉木、西加云杉的声学振动性能较好,其中泡桐的比动弹性模量(E/ρ)为22968.32Mpa、声辐射品质常数(R)为14.74m/kg·s、声速(v)为4791.99m/s、声阻抗(ω)为1.56,梓木的声学振动性能较差(E/ρ:19762.42Mpa;R:8.55m/kg·s;v:4443.07m/s;ω:2.31Mpa·s/m)。我国传统乐器常用泡桐和杉木制作音板、梓木做底板,而西洋乐器常用西加云杉制作音板。不同木材声学性能的科学表征,表明了古人乐器制作选材的科学性。木材解剖构造的不同是各树种声学振动性能存在差异的主要原因,不同树种的化学组分与声学振动性能无明显相关性。杉木和西加云杉中管胞和木射线排列均匀,管胞具有较大的长宽比(杉木:80.19;西加云杉:95.23)和长度(杉木:3433.99μm;西加云杉:4354.85μm),使得该两种树种具有良好声学振动性能。泡桐拥有良好的声学振动性能,主要得益于其具有较大的导管,以及丰富的薄壁组织。木材种具有丰富的内含物以及较厚的木纤维细胞壁是梓木声学振动性能相对较差的主要原因;而各个吸湿和解吸阶段,梓木的平衡含水率、单层分子饱和吸附水含量均低于其他3个树种,表明其吸湿性最差,较少的微孔和中孔是梓木具有优异的发音稳定性的主要原因。(2)干湿循环处理后,各树种的声学振动性能和发音稳定性均得到有效提高。其中泡桐声学振动性能的改善最有效,比动弹性模量、声辐射品质常数、声速分别提高了30.78%、46.09%、14.40%,声阻抗降低了10.65%。各树种的平衡含水率降低,发音稳定性提高。相对湿度60%,干湿循环处理后泡桐、梓木、杉木、西加云杉的平衡含水率分别降低了13.47%、10.93%、16.41%、10.05%。进一步分析表明,干湿循环处理并未改变木材细胞壁的化学组分含量与分布,但细胞壁孔隙结构发生了变化,总孔容减小(泡桐20.56%、梓木36.77%、杉木25.85%、西加云杉50%)。细胞壁孔隙减小,使水蒸气难以进入,降低了单层分子饱和吸水量,平衡含水率降低,发音稳定性提高。(3)高温热处理有效提高了木材的声学振动性能。设置3个温度梯度(160℃、190℃、220℃)对不同树种木材进行热处理,随着热处理温度的升高,木材的声学振动性能增大。综合来看,在终了温度220℃,保温时间2h条件下,不同树种的声学性能改善效果最好。高温热处理降低了木材的吸湿性,发音稳定性提高,并且随着处理温度的升高,发音稳定性提高,主要有三个原因:1)纤维素结晶度提高。不同温度处理后,不同树种的相对结晶度均有提高,泡桐、梓木、杉木、西加云杉纤维素相对结晶度最大增幅分别达到12.07%、26.06%、9.69%、14.75%;结晶度的提高是热处理提高木材声学振动性能的原因。2)木材微孔减少。高温热处理使不同树种的微孔减少,甚至在220℃处理后彻底消失,导致水蒸气难以进入,这是热处理后木材吸湿性降低、发音稳定性提高的主要原因之一。3)半纤维素降解。不同温度处理后不同树种的半纤维素均发生不同程度降解,220℃热处理后降解程度最大,泡桐、梓木、杉木、西加云杉分别降低了59.91%、53.37%、43.43%、24.99%。半纤维素含有大量游离羟基,具有较强的吸湿性,半纤维素降解将使木材的吸湿性能降低。(4)干湿循环处理对木材声学性能影响较小,处理前后木材化学组分未发生明显变化,不同树种木材样品声学振动性能的提高主要归因于平衡含水率的降低。高温热处理与干湿循环处理相比的强度较大,发生了化学性质的改变,样品绝干密度的降低和相对结晶度的提高是声学振动性能提高的主要原因。

关键词：乐器用材声学性能干湿循环处理高温热处理孔隙结构

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学习反向设计声学超材料以提高性能

Acta Mechanica Sinica 2023年第7期39卷 35-43页

作者：张弘佳刘家玮马炜彤杨海涛王洋杨海滨赵宏刚郁殿龙温激鸿 Vibration and Acoustics Research Group Laboratory of Science and Technology on Integrated Logistics SupportCollege of Intelligence Science and TechnologyNational University of Defense TechnologyChangsha 410073China

弹性超材料可被用于实现多种特殊功能,例如振动控制和波操纵,其中吸声是声学超材料完成的典型任务.利用机器学习方法反向设计超材料因利用数据驱动且不依赖经验的优势而备受关注,成为重要的设计范式之一.但现有的工作大多集中在验证反... 详细信息

弹性超材料可被用于实现多种特殊功能,例如振动控制和波操纵,其中吸声是声学超材料完成的典型任务.利用机器学习方法反向设计超材料因利用数据驱动且不依赖经验的优势而备受关注,成为重要的设计范式之一.但现有的工作大多集中在验证反向设计神经网络的设计准确性,很少有人探索如何利用神经网络进行反向设计以提高材料性能.为此,我们的工作研究了反向设计框架在提升3D多尺度空腔型声学超材料的声学性能方面的能力.框架中有正向和反向网络,在训练过程中将目标吸声曲线(100~10000 Hz)作为反向网络的输入,并输出具有满足此吸声曲线的相应超材料结构,随后将其输入正向网络进行声学性能评估.结果表明,经过训练的前向网络可对超过训练集结构参数范围的结构(既“未见过”的结构)进行高精度性能预测,因此具有较高泛化性能.更重要的是,反向网络能够自发地采用超出范围限制的结构参数,以确保满足平均吸声系数高于训练集中任何数据的吸声目标,因此可利用反向设计突破训练集中数据的声学性能,进行性能优化.通过超限探索,反向设计精度从仅有9.2%的设计拥有性能的反向设计有重要意义.希望这项工作能为更高性能弹性超材料的优化设计提供支撑.

关键词：神经网络前向网络反向设计数据驱动声学性能超材料设计范式均方误差