层合复合材料声学性能研究
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摘要
本文利用相关的声学、振动学、材料学和有限元数值方法，首先对层合隔声复合材料的设计原则进行了分析，而后利用有限元方法进行层合复合材料降噪性能预测分析，得到了与实验数据比较吻合的结果。另外对作为层合复合降噪材料重要组份之一的高聚物发泡材料(PUF)的吸声性能进行了探讨，通过有限元方法模拟其粘弹性能对吸声性能的影响，并实验研究了其宏观物理表征与吸声性能的关系。结合有限元数值分析和优化设计理论，针对噪声频谱特性以及要求的降噪效果，进行了材料各组份的厚度的优化设计，以实现材料的经济高效的使用。
研究结果表明对层合复合降噪材料在中低频范围内的应用，有限元数值方法是一个有效而准确的研究和设计途径。
By combining the theory of acoustic and vibration, material science and using finite element method(FEM), the design principle for laminated composites was studied in this paper, and then it is presented that the noise reduction can be predicted by finite element method in that it is proved that the FEM results is well coincident with the experimental ones. As an important component in laminated composites, the foamed polymer material (polyurethane foam, PUF) is also studied in this paper. The viscoelastic property's influence on absorption property is studied by FEM, and the relationship between the macroscopical physical properties and the absorption property is researched by experiment. At last, according to the requirement of noise reduction in a certain frequency scope, we optimized the thickness of each layer in the laminated composites by FEM and optimization theory to realize effective using of material.
The study proved that FEM is an effective and accurate method for the laminated composites' research and designation in middle and low frequency scope.
研究结果表明对层合复合降噪材料在中低频范围内的应用，有限元数值方法是一个有效而准确的研究和设计途径。
By combining the theory of acoustic and vibration, material science and using finite element method(FEM), the design principle for laminated composites was studied in this paper, and then it is presented that the noise reduction can be predicted by finite element method in that it is proved that the FEM results is well coincident with the experimental ones. As an important component in laminated composites, the foamed polymer material (polyurethane foam, PUF) is also studied in this paper. The viscoelastic property's influence on absorption property is studied by FEM, and the relationship between the macroscopical physical properties and the absorption property is researched by experiment. At last, according to the requirement of noise reduction in a certain frequency scope, we optimized the thickness of each layer in the laminated composites by FEM and optimization theory to realize effective using of material.
The study proved that FEM is an effective and accurate method for the laminated composites' research and designation in middle and low frequency scope.
引文
1．孙广荣．从建筑声学到环境声学．应用声学，2002(1)：46～51
2．项端祈．我国建筑声学的20年回顾与展望．应用声学，2002(1)：40～46
3．赵松龄．噪声的降低与隔离．上海：同济大学出版社，1985
4．孙卫青，邱宗玺，张恒．层合复合材料隔声性能有限元分析．郑州大学学报，2002(1)：51～54
5．马大猷．噪声控制新进展．噪声与振动控制，1994(1)：2～9
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7．钟祥璋，莫方朔．FC轻质复合墙板的隔声性能．新型建筑材料，2001(10)：7～8
8．沈以忠．厂房大型隔声室的一个实例．噪声与振动控制，1995(2)：26～27
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10. Huang Wenchao, Ng Chungfai. Sound Insulation Improvement using Honeycomb Sandwich Panels. Applied Acoustics, 1998(3): 163～177
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12．蒋兴华，李锋华．聚合物基泡体复合材料的隔声原理与加工性能．合成材料老化与应用，2002(3)：31～35
13．马大猷，沈壕．声学手册．北京：科学出版社，1983
14．马大猷．“无纤维吸声材料”座谈会—议德国应用科学研究工作．声学学报，1998(1)：1～8
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28．温青，龚凡，姜虹．电镀法制备泡沫镍吸声材料．化学工艺师，2001(1)：52～53
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33．郑辉，陈端石，骆振黄．一种用于阻尼夹层板传声损失(TL)计算的等效参数法．振动工程学报，1994(4)：59～65
34．程言章，朱蓓丽．固态多层介质隔声性能研究．噪声与振动控制，1998(12)：2～6
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37．杜功焕，朱哲民，龚秀芬．声学基础．上海：上海科学技术出版社，1981
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姚德源，王其政．统计能量分析原理及其应用．北京：北京理工大学出版社，1995
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44．赵凤治，魏继英．约束最优化计算方法．北京：科学出版社，1991
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