含多孔層和不同材料層的復(fù)合隔墻板的隔聲探究.pdf

1、輕薄多孔復(fù)合材料的吸隔聲的研究已經(jīng)成為環(huán)境噪聲控制領(lǐng)域前沿研究熱點(diǎn)，尤其研制厚度薄、隔聲性能好的多孔復(fù)合隔音材料已經(jīng)成為了新型降噪環(huán)境功能材料發(fā)展的一個趨勢,對提高高層建筑住房的容積率和減少承重有重大意義。
　　本文從柱形孔多孔材料入手，通過Biot理論與傳遞矩陣的方法推導(dǎo)出了一種全新的球臺形孔多孔板聲傳遞矩陣的理論計(jì)算模型。根據(jù)球臺形孔多孔板聲傳遞矩陣的理論計(jì)算公式，運(yùn)用Matlab軟件平臺編制了專用的數(shù)值模擬計(jì)算軟件，探究球臺

2、形孔多孔板的吸聲系數(shù)和隔聲量參數(shù)影響的規(guī)律。通過從數(shù)值模擬得到的一些參數(shù)影響規(guī)律，能夠?yàn)榻窈髲?fù)合結(jié)構(gòu)的吸隔聲材料的設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。在理論研究的過程中首先我們通過Biot理論重新整理了柱形孔結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算模型，接著在柱形孔多孔板聲傳遞矩陣的理論基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了球臺形孔多孔板聲傳遞矩陣的的理論計(jì)算公式。通過對球臺形孔多孔板孔徑、孔隙率、厚度以及空氣層厚度的改變，得到了其參數(shù)對吸聲和隔聲的影響規(guī)律，并確定了復(fù)合結(jié)構(gòu)吸隔聲的最佳理論參數(shù)的選

3、擇建議。最后分析了球臺形孔復(fù)合結(jié)構(gòu)吸隔聲的影響規(guī)律。得出的一些重要結(jié)果如下：
　?。?）球形孔多孔板聲傳遞矩陣?yán)碚撚?jì)算公式是本文在柱形孔多孔板聲傳遞矩陣?yán)碚撚?jì)算公式基礎(chǔ)上，借助微積分原理和總傳遞矩陣可由依次串聯(lián)結(jié)構(gòu)的子傳遞矩陣相乘而得的原理，將球形孔切割成任意多個近似柱形孔層合結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步發(fā)展演繹得到的一種全新的理論計(jì)算公式，且給出了任意切割多層的各層參數(shù)遞推關(guān)系的表達(dá)通式，進(jìn)而借助該傳遞矩陣分別推導(dǎo)出含球臺形孔多孔板的多層復(fù)合板

4、吸聲系數(shù)和隔聲量的計(jì)算表達(dá)式。
　?。?）借助Matlab軟件平臺，獨(dú)立編制了求球臺形孔多孔板聲傳遞矩陣和任意多層復(fù)合板的總傳遞矩陣及其吸隔聲性能的計(jì)算軟件，通過模擬計(jì)算，得到的單層均質(zhì)板的隔聲量的曲線以及單層多孔板的吸聲系數(shù)的曲線與別人文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)得到的曲線一致，證明了第二章推導(dǎo)的均質(zhì)板的隔聲量的傳遞矩陣以及柱形孔的傳遞矩陣的正確性和所編制軟件的正確性。
　?。?）通過對比單層球臺形孔板與柱形孔的的吸聲系數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)在低頻段，

5、球臺形孔多孔板的吸聲能力要比柱形孔多孔板的要大，球臺形孔結(jié)構(gòu)可改善低頻吸聲效果。而在高頻段，柱形孔板的吸聲系數(shù)比球臺形孔板的吸聲能力要更好。而通過不同層數(shù)多球臺層組成的球臺形孔多孔板的對比，得到了底層為剛性壁結(jié)構(gòu)時多孔板的吸聲性能比底層為空氣層結(jié)構(gòu)時多孔板的吸聲性能要好。
　?。?）通過球臺形孔多孔板的參數(shù)影響對比分析，我們得到了孔徑、孔隙率、厚度對球臺形孔多孔板的吸聲系數(shù)的影響規(guī)律。通過改變孔徑的大小，我們發(fā)現(xiàn)孔徑偏大的球臺形孔

6、板相比較而言在低頻時有優(yōu)勢，而反過來孔徑偏小的球臺形孔板在高頻時效果很好。從不同孔徑雙層復(fù)合球臺形孔多孔板孔徑的影響分析可知，若雙層復(fù)合中有一層是相對較大的孔徑，則在低頻其吸聲系數(shù)得到改善，另一層采用更小孔徑的雙層球臺形孔多孔板吸聲系數(shù)最好，選擇合適的孔徑組合對多孔材料的聲學(xué)設(shè)計(jì)是十分重要的。通過改變孔間距的大小改變孔隙率，孔間距在1D-2D之間變化時，我們得到了孔間距為1.4D時的吸聲系數(shù)為最優(yōu)，說明孔隙率也存在一個最優(yōu)設(shè)計(jì)值。厚度對

7、結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)的影響規(guī)律是隨著厚度的增加，材料的吸聲系數(shù)也隨之增大。
　?。?）通過本文所編制軟件的計(jì)算，我們得到了球臺形孔孔徑對復(fù)合結(jié)構(gòu)隔聲影響的規(guī)律。當(dāng)孔徑相同的球臺形孔和柱形孔相比較時，球臺形孔復(fù)合結(jié)構(gòu)在低頻段的隔聲效果要比柱形孔復(fù)合結(jié)構(gòu)的要好。而在中高頻段兩者隔聲量相差不大。而球臺形孔復(fù)合結(jié)構(gòu)通過孔徑大小的改變，發(fā)現(xiàn)孔在低頻時孔徑較小的球臺形孔結(jié)構(gòu)的隔聲量大。而在中高頻段，孔徑較大的隔聲效果較好。隨著孔徑的增大，均質(zhì)材料與多

8、孔材料共振產(chǎn)生的隔聲谷有向低頻移動的趨勢。所以今后在材料滿足高頻隔聲的前提下，我們可以適當(dāng)減小材料的孔徑，使復(fù)合結(jié)構(gòu)在低頻處的隔聲性能得到加強(qiáng)。
　?。?）隨著孔隙率的變化，球臺形孔多孔板隔聲波谷的位置也在變化而移動，因此可根據(jù)噪音的頻譜特性通過改變孔隙率來調(diào)整隔聲低谷位置以獲得更好隔聲效果。在低頻段，孔間距為孔徑的1.8倍時的球臺形孔層合板在低頻段的隔聲量最好，提高了材料在中低頻段的隔聲性能。而在中高頻段，我們發(fā)現(xiàn)孔間距為1.6