Noise and Vibration Control ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (1): 75-79.

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Analysis of Low-frequency Sound Insulation Properties for Membrane-type Acoustic Metamaterials with Back Cavity

  

  • Received:2021-12-06 Revised:2022-01-11 Online:2023-02-18 Published:2023-02-18

带背腔薄膜型声学超材料低频隔声特性分析

王贡献史蒙飞向磊朱超胡竟争   

  1. ( 武汉理工大学交通与物流工程学院,武汉430063 )

摘要: 为弥补传统材料难以有效控制低频噪声的不足,提出一种由弹性薄膜、穿孔质量环和背腔组成的薄膜型声学超材料,建立单元声固耦合有限元模型,分析其在10 Hz~700 Hz频段内的薄膜振动特性,探讨薄膜预应力、穿孔半径、背腔高度、附加质量和薄膜厚度对隔声性能的影响规律,并研究基于协同耦合隔声机理的多单元组合隔声效果。结果表明:薄膜与背腔和穿孔结构耦合能丰富薄膜在低频处的振动形式,较传统Helmholtz 共振腔和薄膜型声学超材料具有更宽的隔声频带;在考虑频段范围内存在6 个声衰减峰,背腔高度、薄膜厚度和预应力的改变可使第三和第四峰值产生明显频率偏移,多单元协同耦合可实现一定频率范围内的连续宽带隔声,分析结果可为低频噪声的轻质和宽带控制提供理论参考。

关键词: 声学, 声学超材料, 背腔, 声固耦合, 低频, 声衰减系数