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Low frequency acoustic properties of bilayer membrane acoustic metamaterial with magnetic oscillator 被引量:4
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作者 Nansha Gao Hong Hou Yihao Mu 《Theoretical & Applied Mechanics Letters》 CAS CSCD 2017年第4期252-257,共6页
A bilayer membrane acoustic metamaterial was proposed to overcome the influence of the mass law on traditional acoustic materials and obtain a lightweight thin-layer structure that can effectively isolate low frequenc... A bilayer membrane acoustic metamaterial was proposed to overcome the influence of the mass law on traditional acoustic materials and obtain a lightweight thin-layer structure that can effectively isolate low frequency noise. The finite element analysis(FEA) results agree well with the experimental results.It is proved that the sound transmission losses(STLs) of the proposed structures are higher than those of same surface density acoustic materials. The introduction of the magnetic mass block is different from the traditional design method, in which only a passive mass block is fixed on the membrane. The magnetic force will cause tension in the membrane, increase membrane prestress, and improve overall structural stiffness. The effects of the geometry size on the STLs are discussed in detail. The kind of method presented in this paper can provide a new means for engineering noise control. 展开更多
关键词 Bilayer membrane acoustic metamaterial Low frequency sound insulation Sound transmission loss Magnet oscillator
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改进型金字塔状夹芯板耦合MAM结构的降噪设计与研究
2
作者 杨文超 杨廷方 +3 位作者 苏盛 谢泽龙 何斌 易维 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期289-297,共9页
为解决薄膜型声学超材料(membrane-type acoustic metamaterial,MAM)低频区间隔声频段较窄、耐久性差以及抗风险能力弱的问题,探讨MAM在变压器降噪领域的应用,现设计出一种金字塔状夹芯板和MAM耦合的降噪结构。采用有限元法研究耦合结... 为解决薄膜型声学超材料(membrane-type acoustic metamaterial,MAM)低频区间隔声频段较窄、耐久性差以及抗风险能力弱的问题,探讨MAM在变压器降噪领域的应用,现设计出一种金字塔状夹芯板和MAM耦合的降噪结构。采用有限元法研究耦合结构的隔声性能和声振特性,建立结构的声固耦合模型,分析结构的声传递损失和振动模态,并探究影响结构降噪的因素。研究表明,耦合结构有着优秀的中低频宽带隔声特性,且可以通过调整薄膜和薄板的参数改变结构的隔声特性。优化后的结构在110 kV变压器主噪声频点上的隔声量均能超过110 dB。 展开更多
关键词 薄膜型声学超材料(MAM) 夹芯板 有限元法 隔声特性 变压器
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基于多层六边形MAM的变压器降噪方法设计
3
作者 谢泽龙 杨廷方 +4 位作者 刘寒遥 周慧康 王润璞 单淞译 周强辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期201-207,共7页
城市变压器的噪声治理是输变电工程中亟需解决的问题。该研究对某110kV变压器的噪声频谱进行分析,得到变压器噪声主频的分布特性。利用不同类型薄膜声学超材料隔声能力的互补性,设计了一种基于多层六边形薄膜型声学超材料的复合隔声结... 城市变压器的噪声治理是输变电工程中亟需解决的问题。该研究对某110kV变压器的噪声频谱进行分析,得到变压器噪声主频的分布特性。利用不同类型薄膜声学超材料隔声能力的互补性,设计了一种基于多层六边形薄膜型声学超材料的复合隔声结构。该隔声结构具有体积小、隔声性能强的特点。采用有限元法对六边形薄膜声学超材料建立仿真模型,研究分析薄膜厚度与预应力对其隔声性能的影响,结合分析结果对该材料进行优化。在此基础上,建立复合隔声结构的有限元仿真模型。仿真结果表明,该种复合隔声结构在变压器噪声的主频点均具有较高的声传递损失,最低可达20.4 dB左右,能很好地阻断变压器噪声传播。 展开更多
关键词 变压器 薄膜型声学超材料 复合隔声结构 噪声
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飞行器舱室内壁蛛网仿生薄膜声学超材料设计 被引量:1
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作者 曹尔泰 延浩 黄河源 《航空科学技术》 2024年第3期11-19,共9页
飞行器舱室内部噪声对乘员及飞行操控和通信构成了显著威胁,薄膜声学超材料(MAM)在满足轻量化要求的同时具有出色的降噪性能,能够满足航空工业领域对降噪和飞行器重量的双重要求。受蛛网启发,本文通过结合膜、框和一组振子设计了一种仿... 飞行器舱室内部噪声对乘员及飞行操控和通信构成了显著威胁,薄膜声学超材料(MAM)在满足轻量化要求的同时具有出色的降噪性能,能够满足航空工业领域对降噪和飞行器重量的双重要求。受蛛网启发,本文通过结合膜、框和一组振子设计了一种仿生薄膜声学超材料。计算和试验结果表明,仿生模型的振子质量减少了19%,降噪带宽扩展了61%。此外,本文研究了三种设计参数(薄膜形状、振子位置和模型大小)对结构降噪性能的影响规律,并分析了其多级反共振模态。结果表明,圆形模型在降噪性能上优于两个方形模型。当振子位置在半径比为0.54时,可获得最佳的降噪性能。模型在尺寸减小时仍有较大的降噪效果,但当尺寸增大时有失效的可能。非固定框在2×2阵列模型中有助于形成反共振模态,而在3×3阵列模型中作用则相反。根据不同的频率需求调节设计参数,能够适配于飞行器内部复杂、多变的噪声环境。 展开更多
关键词 薄膜声学超材料 仿生结构 飞行器降噪 宽频吸声 结构设计 舱内噪声
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基于声虹吸效应的薄膜声学超材料结构设计与低频吸声性能研究
5
作者 张伟光 刘禧萱 +1 位作者 闫宛茹 欧阳玉花 《兰州交通大学学报》 CAS 2024年第4期152-162,共11页
针对低频噪声防治问题,本文设计了一种薄膜型声学超材料,通过引入质量块自身结构的不对称性,使其在低频范围内形成新的振动模态,实现低频范围内有效控制噪声。所设计单胞结构在200~1000 Hz的范围内存在4个完美吸声峰,吸声系数0.56以上... 针对低频噪声防治问题,本文设计了一种薄膜型声学超材料,通过引入质量块自身结构的不对称性,使其在低频范围内形成新的振动模态,实现低频范围内有效控制噪声。所设计单胞结构在200~1000 Hz的范围内存在4个完美吸声峰,吸声系数0.56以上的频带宽度达到350 Hz,平均吸声系数达到0.53。我们通过进一步优化了薄膜超材料的几何参数,并构建了超胞结构,实现声虹吸效应。通过增加不同共振频率的结构单元,使得结构与空气阻抗相匹配,在研究的低频宽带范围内,吸声峰达到10个,最大吸声系数为0.983,平均吸收系数达到0.781,有效拓宽薄膜超材料结构的吸声范围。该研究提升了声学超材料低频吸声效果,为声学超材料结构设计与优化方面提供了解决思路。 展开更多
关键词 膜型声学超材料 吸声特性 声虹吸效应 低频宽带
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宽频带薄膜型声学超材料隔声性能研究
6
作者 陈彪 孔祥希 陈长征 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第5期62-68,共7页
针对汽车前围板中低频段隔声性能有待优化对问题,提出一种以“X”形摆臂为中心质量块的薄膜声学超材料结构,使用COMSOL仿真软件中声固耦合模块对其结构整体声传递损失曲线(Sound Transmission Loss,STL)、薄膜表面平均法向位移、等效参... 针对汽车前围板中低频段隔声性能有待优化对问题,提出一种以“X”形摆臂为中心质量块的薄膜声学超材料结构,使用COMSOL仿真软件中声固耦合模块对其结构整体声传递损失曲线(Sound Transmission Loss,STL)、薄膜表面平均法向位移、等效参数、耦合振动模态以及影响隔声量因素、调控规律进行有限元分析。结果表明:“X”形中心质量块薄膜声学超材料结构具有优异隔声频率带宽及隔声量幅值,带宽接近1332 Hz,隔声量峰值为54 dB;新结构中“X”形摆臂能兼并由四周质量块产生的不连续隔声峰,从而拓宽隔声频带,提高结构整体隔声性能;增大薄膜厚度和预紧力会使STL曲线整体向高频方向移动,增大“X”形摆臂弹性模量仅会使STL曲线第二隔声谷向高频方向产生小范围移动;其与钢板组成的复合结构能有效提高前围板平均隔声量。相关研究拓展了采用薄膜型声学超材料结构进行中低频段噪声治理的工程应用领域。 展开更多
关键词 声学 薄膜声学超材料 声传递损失 动态等效质量 动态等效刚度 宽频带
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双质量块薄膜型声学超材料的隔声特性分析
7
作者 杜金树 贺宇翔 李翔宇 《四川轻化工大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第3期1-8,共8页
基于超材料隔声原理设计了一种双质量块薄膜型声学超材料结构,通过试验和有限元方法对其隔声性能进行了研究,并基于数值方法进一步研究了其隔声特性影响因素。结果表明:所设计的双质量块薄膜型声学超材料在中低频区域能产生两个传声损... 基于超材料隔声原理设计了一种双质量块薄膜型声学超材料结构,通过试验和有限元方法对其隔声性能进行了研究,并基于数值方法进一步研究了其隔声特性影响因素。结果表明:所设计的双质量块薄膜型声学超材料在中低频区域能产生两个传声损失峰值;增加薄膜上质量块半径或厚度会使传声损失曲线整体向低频区域移动;增加质量块之间距离会使第一个隔声峰对应频率和第二隔声峰对应频率出现先减小后增大的变化规律,当质量块之间距离在1.2 mm左右时,第一隔声峰对应频率的极小值为440 Hz,当质量块之间距离在2.4 mm左右时,第二隔声峰对应频率的极小值为685Hz;减小薄膜厚度或预应力会使传声损失曲线整体向低频区域移动。 展开更多
关键词 薄膜型声学超材料 低频隔声 多隔声峰 双质量块 COMSOL
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Superbroad-band actively tunable acoustic metamaterials driven from poly(ethylene terephthalate)/carbon nanotube nanocomposite membranes
8
作者 Ying Li Wen Ning +7 位作者 Qingyu Peng Minglong Yang Dongyi Lei Siyao Guo Peng Liu Kaili Jiang Xiaodong He Yibin Li 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第1期100-107,共8页
Actively tunable acoustic metamaterials have attracted ever increasing attention.However,their tunable frequency range is quite narrow(tens of Hz)even under ultrahigh applied voltage(about 1,000 V).Here,we report a su... Actively tunable acoustic metamaterials have attracted ever increasing attention.However,their tunable frequency range is quite narrow(tens of Hz)even under ultrahigh applied voltage(about 1,000 V).Here,we report a superbroad-band actively tunable acoustic metamaterials with the bandwidth over 400 Hz under a low voltage.In the actively tunable acoustic metamaterials,the acoustic membrane is a laminated nanocomposite consisting of a poly(ethylene terephthalate)(PET)and super-aligned carbon nanotube(CNT)drawn from CN T forest array.The laminated nanocomposite membrane exhibits adjustable acoustic properties,whose modulus can be adjusted by applying external electric field.The maximum frequency bandwidth of PET/CN T nanocomposite membrane reaches 419 Hz when applying an external DC voltage of 60 V.Our actively tunable acoustic metamaterials with superbroad-band and lightweight show very promising foreground in noise reduction applications. 展开更多
关键词 poly(ethylene terephthalate)/carbon nanotube nanocomposite membrane active control acoustic metamaterials noise reduction
原文传递
微薄膜超材料复合隔声结构的低频宽带隔声研究 被引量:2
9
作者 李安康 杨坤 +1 位作者 彭安 吴恒亮 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第3期260-264,共5页
在治理环境噪声方面低频隔声是一个难以解决的顽疾。随着声学超材料的发展,发现由薄膜微结构周期排列构成的轻质隔声材料具有优异的低频隔声性能。研究这种低频隔声材料与传统隔声材料的组合,通过设计这样一种复合结构实现覆盖低频到中... 在治理环境噪声方面低频隔声是一个难以解决的顽疾。随着声学超材料的发展,发现由薄膜微结构周期排列构成的轻质隔声材料具有优异的低频隔声性能。研究这种低频隔声材料与传统隔声材料的组合,通过设计这样一种复合结构实现覆盖低频到中高频的高效宽带隔声。在理论上推导出薄膜微结构的隔声量计算公式及简化公式,同时结合传统均质板的隔声理论,实现对复合隔声结构整体隔声的理论预测。通过对所设计样件的测试验证了理论模型的有效性,结果表明该复合结构具有高效的宽带隔声效果。该研究对低频宽带噪声控制具有较大应用价值。 展开更多
关键词 声学 薄膜微结构 声学超材料 低频宽带隔声 驻波管 声学小样
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大尺寸非对称薄膜型声学超材料的低频隔声特性研究 被引量:2
10
作者 闫文惠 刘禧萱 +3 位作者 方添寅 孙小伟 温晓东 欧阳玉花 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第8期1441-1450,共10页
针对低频声波的衰减问题,设计了一种大尺寸月牙盘非对称薄膜型声学超材料结构,利用有限元法计算了其传输损失和位移场。其结构尺寸可达100 mm,隔声频率降低至10 Hz,并在10~500 Hz的低频范围内展现出良好的隔声性能。与对称型薄膜声学超... 针对低频声波的衰减问题,设计了一种大尺寸月牙盘非对称薄膜型声学超材料结构,利用有限元法计算了其传输损失和位移场。其结构尺寸可达100 mm,隔声频率降低至10 Hz,并在10~500 Hz的低频范围内展现出良好的隔声性能。与对称型薄膜声学超材料结构的隔声频带和隔声量相比,通过在单胞中引入不对称性,使得结构的低频隔声频带拓宽了23 Hz。通过模态分析发现,不对称性使薄膜声学超材料产生更多的振动耦合模式,Lorentz共振与Fano共振的同时存在提升了月牙盘型非对称结构的隔声性能。同时,薄膜和质量块的尺寸与偏心量等参数变化可进一步优化隔声效果,为声屏障低频隔声效果的提升在结构优化设计方面提供了一种解决思路。 展开更多
关键词 薄膜型声学超材料 非对称结构 隔声特性 有限元法 声固耦合 低频
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宽频带薄膜型声学超材料附加质量分布规律分析 被引量:1
11
作者 丁北 王炜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第15期225-231,284,共8页
薄膜型声学超材料因其良好的低频域减振降噪性能而备受关注,其中涉及到的附加质量分布问题也具有重要的研究价值,直接关系到薄膜结构的整体隔声性能。考虑到现有针对质量分布规律的研究仍有待深化,该文章以一类薄膜型声学超材料为对象,... 薄膜型声学超材料因其良好的低频域减振降噪性能而备受关注,其中涉及到的附加质量分布问题也具有重要的研究价值,直接关系到薄膜结构的整体隔声性能。考虑到现有针对质量分布规律的研究仍有待深化,该文章以一类薄膜型声学超材料为对象,通过分析多种附加质量分布形式(集中、分散)对应的结构隔声特性,验证了等质量下分散结构相对于集中分布具备更好的隔声性能,进一步明确了质量块质量、数量及其布置环数对于隔声性能的影响规律,形成了可在低频域实现宽频降噪的质量分布方案,即:质量块均匀分布在圆膜上而不产生聚集。仿真及试验分析均表明,该方案能够在保持超材料深亚波长尺寸的同时,强化低频域宽频减振降噪性能,有利于实现结构轻量化设计,并为目标驱动的薄膜型声学超材料功能优化提供了参考依据。 展开更多
关键词 薄膜型声学超材料 质量分布 隔声性能
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双层薄膜型超材料夹层板的多带隙设计 被引量:3
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作者 刘金辉 李金强 +1 位作者 张垚 宋智广 《动力学与控制学报》 2023年第7期20-27,共8页
本文将薄膜型声学超材料结构与格栅夹层板结构相结合,发展了一种双层薄膜型超材料夹层板结构.采用有限元方法,建立薄膜型超材料夹层板结构模型,并分析其带隙产生机理.在单层薄膜型超材料夹层板结构的基础上,提出了相同质量与不同质量的... 本文将薄膜型声学超材料结构与格栅夹层板结构相结合,发展了一种双层薄膜型超材料夹层板结构.采用有限元方法,建立薄膜型超材料夹层板结构模型,并分析其带隙产生机理.在单层薄膜型超材料夹层板结构的基础上,提出了相同质量与不同质量的双层薄膜型超材料夹层板结构,将其产生的局域共振带隙与单层薄膜型超材料夹层板结构进行对比分析.结果表明,相较于只含单层薄膜结构的夹层板,具有相同振子质量的双层薄膜型超材料夹层板结构,可以有效拓宽带隙范围.不同质量双层薄膜型超材料夹层板结构,可以增加带隙数量.如果改变“薄膜-质量”谐振器质量块的粘附位置,结构的不对称性会使双层薄膜型超材料夹层板产生多个局域共振带隙,且位置相近的带隙可能合并为较宽的带隙. 展开更多
关键词 薄膜型声学超材料 夹层板 带隙 有限元模拟
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具有空气流通性能声滤波器消声材料的设计与研究
13
作者 陈怀军 赵文霞 翟世龙 《西北师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第5期53-57,共5页
传统声滤波器阻挡空气自由流通的固有缺陷限制了其在众多噪音场所的实际应用.基于薄膜结构在谐振状态时具有的特殊声学透射和反射性质,构建了一种薄膜和硬质圆环结构的声滤波器.利用薄膜结构谐振时产生的次级声场和自由通过硬质圆环的... 传统声滤波器阻挡空气自由流通的固有缺陷限制了其在众多噪音场所的实际应用.基于薄膜结构在谐振状态时具有的特殊声学透射和反射性质,构建了一种薄膜和硬质圆环结构的声滤波器.利用薄膜结构谐振时产生的次级声场和自由通过硬质圆环的连续声场之间的相互作用,使声波在滤波器内部形成涡旋而产生能量损耗,实现噪声消除的目的.仿真计算结果表明,设计的声滤波器可以同时实现噪声消除和空气的自由流通,在声滤波器的开放面积占总面积比例为72.96%时声能量通过率低至10%.改变声滤波器薄膜结构和硬质圆环的几何尺寸,可以实现宽频的噪声消除.设计的声滤波器在对空气流通性要求较高的噪音消除场所具有广阔的应用前景. 展开更多
关键词 声学超构材料 薄膜结构 滤波器 消声材料 噪音消除
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聚醚酰亚胺多孔膜结构调控及其声学超材料吸声隔声性能
14
作者 顾凯 朱英文 +4 位作者 尹振 佘晓俊 王坤 崔博 朱孟府 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期65-73,共9页
以聚醚酰亚胺(PEI)为膜材料、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用相转化法制备PEI多孔膜,并构建PEI多孔膜声学超材料,考察了PEI浓度、刮膜厚度和凝固浴组成对多孔膜厚度、密度、形貌结构、拉伸强度以及多孔膜声学超材料在低频范围吸声性能... 以聚醚酰亚胺(PEI)为膜材料、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用相转化法制备PEI多孔膜,并构建PEI多孔膜声学超材料,考察了PEI浓度、刮膜厚度和凝固浴组成对多孔膜厚度、密度、形貌结构、拉伸强度以及多孔膜声学超材料在低频范围吸声性能和隔声性能的影响.结果表明:PEI浓度增加抑制了多孔膜指状孔结构形成,使多孔膜密度增加,声学超材料的平均吸声系数由0.075减小到0.040,平均隔声量由4.126 dB增加到6.263 dB;刮膜厚度增加使多孔膜指状孔数量减少,厚度增加,声学超材料的平均吸声系数由0.113减小到0.043,平均隔声量由3.149 dB增加到8.317 dB;凝固浴中加入NMP促进了多孔膜海绵状孔结构形成,当NMP浓度达到80%(v/v)时,多孔膜基本为海绵状孔结构,增加NMP浓度使多孔膜密度增加、厚度减小,由于密度和厚度的相反作用,在实验频率范围内凝固浴组成对多孔膜声学超材料吸声性能和隔声性能的影响规律不明显. 展开更多
关键词 聚醚酰亚胺 多孔膜 结构调控 声学超材料 吸声 隔声
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附加薄膜-质量块谐振器的Herschel-Quincke管及基于该结构的隔声帘的研究
15
作者 张轶 范理 《南京大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1069-1076,共8页
声学超材料在声音和振动的消除领域具有很好的应用前景.由于薄膜材料具有轻质且可以实现低频隔声的特点,薄膜型声学超材料受到广泛的关注.提出一种附加薄膜-质量块谐振器的Herschel-Quincke(HQ)管,通过理论分析及有限元仿真和实验的方... 声学超材料在声音和振动的消除领域具有很好的应用前景.由于薄膜材料具有轻质且可以实现低频隔声的特点,薄膜型声学超材料受到广泛的关注.提出一种附加薄膜-质量块谐振器的Herschel-Quincke(HQ)管,通过理论分析及有限元仿真和实验的方法验证了该结构在HQ管道和薄膜-质量块谐振器耦合作用下可以实现低频多带的消声性能.此外,还设计了一种前、后附加薄膜-质量块谐振器的方形盒子单元结构,并基于该结构提出了一种隔声帘结构.隔声帘结构为多个单元组成的二维阵列结构,每个单元由前、后附加薄膜-质量块谐振器的长方体盒子构成.通过有限元模拟验证了该结构具有较好的低频宽带的自由场隔声性能. 展开更多
关键词 Herschel-Quincke管 薄膜型声学超材料 管道消声 隔声帘
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声学超材料在低频减振降噪中的应用评述 被引量:69
16
作者 吴九汇 马富银 +1 位作者 张思文 沈礼 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第13期68-78,共11页
低频机械波在传播过程中穿透力强,难以衰减,特别是次声频段的机械波易与机体器官发生共振,对身体造成危害。为了实现对低频机械波的有效控制,解决现代工业生产和生活中普遍存在的噪声污染问题,结合最近十几年发展起来的声子晶体和声学... 低频机械波在传播过程中穿透力强,难以衰减,特别是次声频段的机械波易与机体器官发生共振,对身体造成危害。为了实现对低频机械波的有效控制,解决现代工业生产和生活中普遍存在的噪声污染问题,结合最近十几年发展起来的声子晶体和声学超材料,系统地总结和论述通过声子晶体和声学超材料解决低频振动噪声问题的新方法。归纳和总结典型的低频振动噪声来源和对其进行控制方面存在的一些困难,介绍低频振动噪声的危害。重点概括基于声子晶体禁带特性实现低频振动噪声被动控制的相关研究工作,主要介绍通过亚波长尺寸特征的杆、薄板和薄膜类结构来实现低频振动和噪声衰减的具体方法和效果。在声学超材料的理论框架下,讨论薄膜类结构在低频振动噪声衰减中的应用及其优缺点。通过结合实际工程需要和最新研究动态,对这一领域存在的问题和后续发展趋势进行总结。研究对推动声子晶体和声学超材料在工程实践中的应用具有一定的引导意义。 展开更多
关键词 低频振动噪声 声子晶体 声学超材料 薄板结构 弹性薄膜
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薄膜型声学超材料的低频吸收性能研究 被引量:13
17
作者 曹卫锋 白鸿柏 朱庆 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第14期188-194,238,共8页
设计一种能够有效吸收低频声波的镶嵌薄膜结构,镶嵌薄膜结构是由若干个质量-弹簧振子系统和带有硬质边框的硅橡胶薄膜构成。当进入镶嵌薄膜结构中的弹性波与质量-弹簧构成的谐振系统发生共振时,就可实现对低频声波起到理想的吸收效果。... 设计一种能够有效吸收低频声波的镶嵌薄膜结构,镶嵌薄膜结构是由若干个质量-弹簧振子系统和带有硬质边框的硅橡胶薄膜构成。当进入镶嵌薄膜结构中的弹性波与质量-弹簧构成的谐振系统发生共振时,就可实现对低频声波起到理想的吸收效果。研究了镶嵌薄膜结构的声学机理,建立一种局域共振形式的胞元模型,探讨了负有效质量的材料属性。利用有限元仿真模拟,得到了子结构胞元和镶嵌薄膜结构的振动形态,通过谐振单元的理论形式与结构胞元的振动形态进行比较,得到二者吸收机理相同的结论,进一步证明了薄膜对集中质量的牵引力作用与入射声波激励作用的等效关系。同时,对两种不同刚度的薄膜材料进行仿真分析,比较振动形态对声波吸收形式的差异。分别对两种刚度不同的薄膜的声学超材料进行试验研究,同时,研究了结构胞元与周期结构的声学特性关系。结果表明:质量-弹簧系统对低频声波的吸收有很大影响。 展开更多
关键词 薄膜超材料 质量-弹簧系统 局域共振 负有效质量 子结构胞元
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薄膜声学超材料降噪性能分析及设计 被引量:17
18
作者 邱克鹏 秦云飞 +2 位作者 费晨 陈智谋 张卫红 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2021年第2期7-14,共8页
为了提升薄膜型声学超材料的隔声性能,首先采用模态叠加法和遗传优化算法实现一种反射型薄膜声学超材料单胞多参数结构优化设计;然后为了拓宽薄膜声学超材料单胞结构的隔声带宽,进一步提出一种能够实现低频宽带吸声的十字型薄膜声学超... 为了提升薄膜型声学超材料的隔声性能,首先采用模态叠加法和遗传优化算法实现一种反射型薄膜声学超材料单胞多参数结构优化设计;然后为了拓宽薄膜声学超材料单胞结构的隔声带宽,进一步提出一种能够实现低频宽带吸声的十字型薄膜声学超材料。结果表明:采用经过优化所得的反射型薄膜声学超材料可有效提高隔声带宽和离散频率的隔声量;并且十字型薄膜声学超材料单胞在510 Hz至820 Hz频带范围内平均吸声系数达到0.884,从而突破了薄膜声学超材料单胞仅在共振频率附近的窄带内具有优异吸声性能的限制。 展开更多
关键词 声学 薄膜声学超材料 吸声系数 隔声量 优化设计 模态叠加法 遗传算法
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薄膜型声学超材料微结构参数对其隔声性能的影响 被引量:13
19
作者 叶超 苏继龙 《噪声与振动控制》 CSCD 2017年第1期163-166,共4页
基于有限元法(FEA)计算描述薄膜型声学超材料隔声性能的一个重要表征参量,即传递损失(TL)。在此基础上,探索薄膜型声学超材料传递损失峰值(谷值)对应的频率与整个薄膜超材料系统的固有频率之间的关联,并通过调整薄膜声学超材料的微结构... 基于有限元法(FEA)计算描述薄膜型声学超材料隔声性能的一个重要表征参量,即传递损失(TL)。在此基础上,探索薄膜型声学超材料传递损失峰值(谷值)对应的频率与整个薄膜超材料系统的固有频率之间的关联,并通过调整薄膜声学超材料的微结构特征如薄膜厚度、中心质量块、预应力等参量,研究薄膜型声学超材料固有频率和传递损失峰值(谷值)频率频段之间的关系。主要结论是:薄膜边缘预应力增大则传递损失峰值(谷值)对应频率增大,薄膜厚度增加则传递损失的第二和第三峰值对应的频率降低,而薄膜胞元中心质量块质量大小仅对第一峰值(谷值)对应的频率产生显著的影响。 展开更多
关键词 声学 薄膜型声学超材料 传递损失 结构参数 固有频率
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薄膜超材料的等效特性分析及试验研究 被引量:1
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作者 朱庆 白鸿柏 +3 位作者 路纯红 黄凯 李拓 杨朝舒 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第18期91-97,共7页
基于一维超材料梁的理论思想,将薄膜超材料简化成具有周期性的谐振单元和一维梁的结构;根据薄板的Kirchhoff理论,建立了整体结构的运动方程,计算了周期性谐振单元作用力及薄膜两侧载荷的声压差。利用牛顿第二定律及虚功原理,得到了薄板... 基于一维超材料梁的理论思想,将薄膜超材料简化成具有周期性的谐振单元和一维梁的结构;根据薄板的Kirchhoff理论,建立了整体结构的运动方程,计算了周期性谐振单元作用力及薄膜两侧载荷的声压差。利用牛顿第二定律及虚功原理,得到了薄板不同阶的振动模态幅值A_n所满足的运动方程。通过引入等效密度概念,得到等效密度共振形式受薄膜的刚度k、厚度h、谐振单元周期常数L及附加质量M等因素影响,并针对每种影响因素进行了等效密度峰值的分析;得出在一定尺寸范围内,得到了薄膜厚度h越薄,谐振单元刚度与质量的比值越小,共振频率越低的结论;而且周期常数L越大,薄膜自身的共振形式与谐振单元的共振形式同时存在,且薄膜本身的振动形式越强烈。通过探讨谐振单元质量与透射峰值的试验验证,表明质量-弹簧谐振子的共振作用对薄膜超材料的透射吸收起到至关重要作用。 展开更多
关键词 薄膜超材料 谐振单元 虚功原理 等效密度 周期常数 透射峰值
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