噪声与振动控制

噪声与振动控制 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (3): 209-214.

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基于复合弹性质量块薄膜声学超材料低频隔声性能研究

黄永虎1，2，吕梦圆1，2，张红丽3，李浩1，2   

  1. （ 1. 华东交通大学土木建筑学院，南昌330013；2. 华东交通大学国家土木工程实验教学示范中心，南昌330013；3. 华东交通大学基础实验与工程实践中心，南昌330013 ）
  • 收稿日期:2021-06-04 修回日期:2021-08-09 出版日期:2022-06-18 发布日期:2022-06-28

Low-frequency Sound Insulation Properties of Membrane-type Acoustic Metamaterials with Composite Elastic Mass Blocks

  • Received:2021-06-04 Revised:2021-08-09 Online:2022-06-18 Published:2022-06-28

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摘要： 传统薄膜声学超材料(Membrane-type Acoustic Metamaterial，MAM)的研究往往忽略了附加质量块与薄膜之间的弹性连接对其隔声性能的影响。为了考虑这种影响，在传统结构的基础上设计三种基于复合弹性质量块的新型MAM结构形式。采用集总参数法推导弹性层刚度变化对传统结构及三种新型结构的固有频率的影响规律。通过三维有限元模型分析四种结构的隔声性能并验证其负物理特性，明确优化结构形式。针对优化结构形式，通过数值模拟进一步详细讨论弹性层结构参数及其相关参数对声传递损失(Sound Transmission Loss，STL)和特征频率的影响规律。研究表明：弹性层的加入不会改变MAM结构的模态振型，但可以降低结构的前四阶固有频率。在总附加重量和总预应力相同的情况下，随着弹性层弹性模量和半径的减小，或弹性层高度的增加，STL峰值向较低频率移动，但STL峰值变化不大。

关键词: 声学, 声学超材料, 有限元分析, 薄膜, 弹性层, 隔声