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技术贴丨低频噪声解决方案—薄板共振声学超结构

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本文摘要:(由ai生成)

懿朵科技研发了一种双层薄板复合质量块的声学超结构,可显著提高低频噪声隔声效果。该结构由环氧树脂框架、尼龙薄板和钢制质量块构成,在100Hz和400Hz关键频率下隔声性能大幅提升。实测结果与仿真数据高度吻合,该技术已在核电行业成功降噪,并广受好评。懿朵科技专注于振动噪声控制,为轨交、汽车、能源和航空等行业提供智能研发和运维服务,助力客户解决噪声问题。

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引言


随着现代工业的迅速发展,噪声已成为污染环境的公害之一。在传递路径降噪过程中,传统的隔声结构虽然具备较好的降噪性能,但也存在着低频降噪效果较差等问题。相对于高频噪声,低频噪声的波长较长,在空气中的衰减很慢,能够轻易穿越障碍物,因而在目前的工程应用中,常见的材料和结构对高频噪声能够起到很好的隔离与吸收作用,但对低频噪声的隔离效果却不是很明显,所以常需采取多种方法相结合的措施来对低频噪声进行治理,这不仅大大增加了技术成本,而且耗时耗力。对于低频噪声的隔离与吸收,由于传统材料其自身物理特性和在实际工程应用中的诸多限制,具有特殊物理特性的人工复合材料开始成为了人们关注的焦点,并且在近年来得到了快速的发展。其中,声学超材料在低频隔声和吸声方面的优异性能而使得人们对探索全新的低频隔声材料和结构有了更大的希望。  

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隔声超构分类

隔声超构主要包括:  
  • 薄膜共振结构:由附加质量的弹性张紧薄膜固定在支撑格栅结构上组成,能够在低频实现有效隔声;
  • 薄板共振结构:包括在薄板上加筋的结构以及在薄板上周期性附加局域共振单元的结构;
  • 谐振型共振结构:主要通过谐振共振结构(如:赫姆霍兹共振腔)进行共振吸声以达到降低噪声的目的;
  • 通风隔声结构:既能够保证通风的要求又能够有效隔离噪声。    

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薄板共振声学超结构仿真模型

 为了提升低频隔声效果,懿朵科技设计了一种双层薄板复合质量块的超结构,其中,该结构四周为环氧树脂支撑框架,上下表面分别覆盖尼龙薄板,在两层尼龙薄板中间分别分布着不同大小的质量块,质量块的材料为钢。  


 在仿真软件中建立双层薄板复合质量块超结构的隔声仿真模型如下图所示。  


 

图1  双层薄板复合质量块超结构的仿真模型

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薄板共振声学超结构仿真结果

通过对建立的双层薄板复合质量块超结构进行参数优化,得到优化后的隔声结果如下图2所示,较同质量的单层隔声结构而言,双层薄板复合质量块超结构隔声量大幅度提高。其中,关键设计频率(100Hz和400Hz)下隔声效果提升非常明显,应力和声压云图如图3和图4所示。  
 

图2 双层薄板复合质量块超结构的隔声仿真结果


 

图3 关键频率下的应力分布云图


 

图4 关键频率下的声压级分布云图

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薄板共振声学超结构仿真与实测结果对比

 为了验证仿真计算的准确性,制作了双层薄板复合质量块超结构的样件,并采用方形阻抗管进行隔声测试,对比测试结果(保密要求,暂不公开)与仿真结果,各频率下的隔声量相差不超过3dB,说明设计方法与仿真模型是准确的,能够满足工程应用及设计需求。  
 

图5  隔声测试原理图


懿朵科技设计的该结构成功应用于核电行业的隔声,并能够有效隔绝低频噪声,得到客户的好评。该结构也可以应用于其他领域,以解决各领域中的低频噪声难题。  


 
懿朵科技是一家以振动噪声专业技术为核心的智能科技企业,以相关算法与工具为核心,为客户提供智能研发、智能运维服务。客户涉及轨交、汽车、能源、航空等行业。轨交行业主要业务包含整车及零部件优化、减振降噪产品设计、故障诊断与健康管理、环境振动噪声测试与预测、专业工具销售服务、智能装备及声学材料设计与制备。  


来源:懿朵科技
振动复合材料航空汽车声学参数优化材料NVH
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-04-20
最近编辑:6月前
懿朵科技
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