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类手性拉胀型声学超结构的设计及隔声特性研究

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哈尔滨工程大学学报 2022年第9期43卷 1283-1292页

作者：李鸿泽刘琪杨金水佟丽莉哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学青岛创新发展基地山东青岛266000

为满足航空航天、船舶海洋、土木建筑等领域对轻质多功能结构的迫切需求,本文设计了一种兼具轻量化、高承载和具有优异隔声性能的新型声学超结构。基于声子晶体及声学超材料的设计思想,提出了一种新型类手性拉胀型声学超结构,采用局域... 详细信息

为满足航空航天、船舶海洋、土木建筑等领域对轻质多功能结构的迫切需求,本文设计了一种兼具轻量化、高承载和具有优异隔声性能的新型声学超结构。基于声子晶体及声学超材料的设计思想,提出了一种新型类手性拉胀型声学超结构,采用局域共振理论,建立了多层复合谐振局域共振型声子晶体的数值模型,通过与已有结果对比,验证了模型的准确性。基于此,研究了结构在变结构参数条件下的传声损失特性,以及杨氏模量、泊松比等材料参数对结构隔声性能的影响。研究发现:采用多重复合谐振型局域共振声子晶体与橡胶框架进行错层排列,并设置弧度边界,可以同时保障声学和力学性能,并进一步分析了材料、布局对隔声效果的影响。研究结果可为新型轻质隔声结构的设计提供理论参考。

关键词：局域共振声子晶体拉胀结构隔声特性有限元法结构优化

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局域共振声子晶体复合结构的隔声特性

光子学报 2016年第10期45卷 93-97页

作者：杜军祁鹏山姜久龙董亚科张佳龙空军工程大学航空航天工程学院西安710038

提出一种四振子对称局域共振声子晶体单元结构,通过改变振子的材料组份,使其在不同频率范围内存在完全带隙以及隔声峰;为拓宽结构隔声的频率范围,通过将不同结构复合的方式,使各结构在不同频率段发挥较好的隔声效果,从而实现隔声范围拓... 详细信息

提出一种四振子对称局域共振声子晶体单元结构,通过改变振子的材料组份,使其在不同频率范围内存在完全带隙以及隔声峰;为拓宽结构隔声的频率范围,通过将不同结构复合的方式,使各结构在不同频率段发挥较好的隔声效果,从而实现隔声范围拓宽;采用有限元法研究了影响复合结构隔声效果的关键因素.结果表明,采用不同结构复合的方法能够有效地拓宽结构的隔声范围.该研究为声子晶体的宽频隔声提供了理论参考.

关键词：局域共振声子晶体有限元法带隙隔声特性

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夹芯厚度与真空度对蜂窝夹层隔声特性的影响

上海交通大学学报 2017年第9期51卷 1071-1075页

作者：许晖刘涛雷烨西北工业大学航海学院西安710072

研究了蜂窝夹层结构在不同夹芯厚度和空腔真空度下的隔声特性.就平面声波垂直入射的情况,对蜂窝夹层结构的隔声特性进行了理论分析,并采用有限元软件,对不同夹芯厚度与空腔真空度下的结构隔声特性进行了数值模拟.结果表明:提高蜂窝夹层... 详细信息

研究了蜂窝夹层结构在不同夹芯厚度和空腔真空度下的隔声特性.就平面声波垂直入射的情况,对蜂窝夹层结构的隔声特性进行了理论分析,并采用有限元软件,对不同夹芯厚度与空腔真空度下的结构隔声特性进行了数值模拟.结果表明:提高蜂窝夹层结构中夹芯厚度与空腔真空度,能够有效改善蜂窝夹层结构在不同频段内的隔声性能,尤其体现在中高频段.在蜂窝夹层用于隔声结构设计与使用过程中,针对不同的噪声频谱需求,采用有限元计算的方法选择蜂窝夹层结构的夹芯厚度与空腔真空度,可以达到所需的隔声要求.研究结果对轻薄隔声结构的设计具有一定的指导意义.

关键词：蜂窝夹层结构夹芯厚度真空度隔声特性

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非均匀局域共振型声子晶体隔声特性研究

人工晶体学报 2017年第7期46卷 1250-1257页

作者：王艺郭辉吕将王岩松刘宁宁上海工程技术大学汽车工程学院上海201620

建立局域共振声子晶体单元结构模型,通过有限元方法研究了阵列排布、填充率排列及散射体厚度排列对非均匀声子晶体隔声特性的影响,以期使各类非均匀声子晶体结构在不同频段发挥隔声效果及减少隔声频段内的局部衰减。结果表明,散射体靠... 详细信息

建立局域共振声子晶体单元结构模型,通过有限元方法研究了阵列排布、填充率排列及散射体厚度排列对非均匀声子晶体隔声特性的影响,以期使各类非均匀声子晶体结构在不同频段发挥隔声效果及减少隔声频段内的局部衰减。结果表明,散射体靠近入射方向的阵列排布具有较大的隔声量;填充率由中间列向两端递增的形式下局部衰减情况较少;散射体厚度由中间列向两边减小的排布适合中高频隔声,由中间列向两边增大的排布适合低频隔声;分别由铝振子、钢振子、铅振子构成的声子晶体在低频段具有相似的隔声特性,中高频处的隔声频段随着振子密度的增加向低频段移动。此结果为非均匀声子晶体获得良好降噪效果提供了理论支持。

关键词：局域共振非均匀声子晶体隔声特性降噪效果

考虑挠曲电效应的薄板声学超材料隔声特性研究

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应用数学和力学 2024年第8期45卷 1070-1081页

作者：杨莎莎彭聪孟晗沈承南京工业职业技术大学机械工程学院南京210023 南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016 江苏省精密制造技术工程研发中心南京210023 南京航空航天大学多功能轻量化材料与结构工信部重点实验室南京210016

区别于传统的压电效应,当结构尺寸减小到微纳米尺度时,一种新的力电耦合效应——挠曲电效应将无法被忽略.该文利用变分原理推导了考虑挠曲电效应的薄板声学超材料结构隔声问题的控制方程和边界条件,基于Kirchhoff薄板理论预测了薄板质... 详细信息

区别于传统的压电效应,当结构尺寸减小到微纳米尺度时,一种新的力电耦合效应——挠曲电效应将无法被忽略.该文利用变分原理推导了考虑挠曲电效应的薄板声学超材料结构隔声问题的控制方程和边界条件,基于Kirchhoff薄板理论预测了薄板质量块结构的隔声曲线,系统讨论了挠曲电效应、几何尺寸、质量密度等参数对结构隔声性能的影响.结果表明,当结构尺寸减小到微纳米尺度时,挠曲电效应显著增加了隔声曲线的隔声谷值和峰值频率,因此考虑挠曲电效应是十分有必要的.该文的工作有望为微机电系统的噪声控制研究提供理论基础.

关键词：挠曲电效应薄板超材料隔声特性

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多重开孔式声子晶体隔声特性研究

人工晶体学报 2019年第3期48卷 379-385页

作者：蒋娟娜姚宏赵静波张帅贺子厚陈鑫空军工程大学基础部西安710051

设计了一种多重开孔式局域共振声子晶体结构,结合有限元方法计算结构的带隙和隔声特性,并进一步分析了影响隔声效果的因素。结果表明,该结构在41~1500 Hz范围内存在一个较宽的完全带隙和两个较宽的方向带隙。隔声峰出现的位置与带隙频... 详细信息

设计了一种多重开孔式局域共振声子晶体结构,结合有限元方法计算结构的带隙和隔声特性,并进一步分析了影响隔声效果的因素。结果表明,该结构在41~1500 Hz范围内存在一个较宽的完全带隙和两个较宽的方向带隙。隔声峰出现的位置与带隙频率范围相对应。通过增加内部金芯体的半径,减小包覆层硅橡胶孔的尺寸,可以取得更好的隔声效果。通过在结构中新增一层复合层,可使整体结构的隔声性能进一步优化。

关键词：局域共振声子晶体有限元法减振降噪隔声特性

双迷宫型通道Helmholtz周期结构的低频带隙机理及隔声特性

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人工晶体学报 2022年第7期51卷 1212-1219页

作者：韩东海张广军赵静波胡培洲姚宏刘红空军工程大学基础部西安710051 空军工程大学航空工程学院西安710038

为了解决飞机舱室中的低频噪声问题,本文设计了一种双迷宫型通道的Helmholtz周期结构。迷宫型开口通道的设计能够大大增加Helmholtz腔开口通道的长度,有效降低低频带隙下限,双通道的设计能够增加声子晶体局域共振的区域,可以增加低频带... 详细信息

为了解决飞机舱室中的低频噪声问题,本文设计了一种双迷宫型通道的Helmholtz周期结构。迷宫型开口通道的设计能够大大增加Helmholtz腔开口通道的长度,有效降低低频带隙下限,双通道的设计能够增加声子晶体局域共振的区域,可以增加低频带隙数目。本文采用有限元法(FEM)得到了该结构在0~500 Hz频率范围内的能带结构及隔声特性,经过深入研究发现,该Helmholtz周期结构在0~500 Hz范围内存在多个低频带隙,且在低频范围内表现出较好的隔声特性。为了揭示其带隙产生机理,本文通过声-电类比方法建立了该结构的等效电路模型,并通过有限元法和等效电路模型,对低频带隙影响因素进行了详细分析。结果表明,增加开口通道的长度能够降低带隙起始频率,较小的晶格常数有利于拓宽带隙宽度。本文的研究进一步探索了声子晶体结构设计对带隙的影响,为解决飞机舱室的低频降噪问题提供了新方法。

关键词：声子晶体带隙 Helmholtz腔隔声特性有限元法声-电类比低频飞机舱室

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环形局域共振弹性膜结构低频隔声特性分析

硅酸盐通报 2017年第1期36卷 333-339页

作者：张佳龙姚宏杜军孙悦孙嫣然谭婧张秀瑜空军工程大学航空航天工程学院西安710038 空军工程大学理学院西安710051 空军工程大学信息与导航学院西安710051

针对超低空空投拉平阶段由航空发动机的噪声引起的非线性PIO(驾驶员诱发振荡)的问题,采用环形局域共振膜结构模型进行减振降噪。结合有限元法和仿真实验对环形弹性膜结构带隙生成机理、带隙宽度影响因素及隔声特性进行分析。仿真实验结... 详细信息

针对超低空空投拉平阶段由航空发动机的噪声引起的非线性PIO(驾驶员诱发振荡)的问题,采用环形局域共振膜结构模型进行减振降噪。结合有限元法和仿真实验对环形弹性膜结构带隙生成机理、带隙宽度影响因素及隔声特性进行分析。仿真实验结果显示:带隙是由共振单元与弹性波耦合的结果,耦合强度直接影响共振频率和带隙宽度;带隙宽度和共振频率受薄膜尺寸和表面面密度的影响,即内环半径越大,表面面密度越大,带隙越宽,共振频率越高;隔声量取决于薄膜面密度、圆环面密度及中心质量环的位置。所得结果:通过优化结构参数,使其在低频范围具有良好的隔振效果,有效的抑制振荡,显著改善飞行品质。

关键词：局域共振带隙机理带隙宽度隔声特性

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内衬泡沫复合材料层合圆柱壳隔声特性分析

噪声与振动控制 2023年第6期43卷 240-246页

作者：李彬田颖闻健王宁赵俊雅武汉轻工大学机械工程学院武汉430023 湖北省专用汽车研究院湖北随州441300 武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室武汉430070

基于复合材料火箭整流罩腔内噪声被动控制方法,将装载精密仪器的整流罩圆柱段等效为圆柱壳,采用仿真分析和实验测试相结合的方法探究内衬泡沫复合材料层合圆柱壳的中低频(100 Hz~1000 Hz)隔声特性。基于*** Acoustic声学软件建立有限元... 详细信息

基于复合材料火箭整流罩腔内噪声被动控制方法,将装载精密仪器的整流罩圆柱段等效为圆柱壳,采用仿真分析和实验测试相结合的方法探究内衬泡沫复合材料层合圆柱壳的中低频(100 Hz~1000 Hz)隔声特性。基于*** Acoustic声学软件建立有限元模型,并搭建实验平台,通过实验测试圆柱壳腔内响应以验证中低频下模型的正确性。仿真分析100 Hz~1000 Hz频段下内衬三聚氰胺泡沫(Melamine Foam,MF)厚度、敷设率和敷设位置等因素对复合材料层合圆柱壳隔声性能的影响规律。结果表明:在300 Hz~1000 Hz频段,随内衬泡沫厚度增加,复合材料层合圆柱壳隔声量增大;在430 Hz~1000 Hz频段,内衬泡沫敷设率在25%、50%和75%时,复合材料层合圆柱壳分别能达到17.24 dB、17.81 dB和19.05 d B的隔声效果。

关键词：声学三聚氰胺泡沫复合材料层合圆柱壳仿真隔声特性