CN111048059A - 微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构 - Google Patents

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辛锋先
何伟
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Abstract

本发明提供了一种微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构，包括上面板、蛛网蜂窝芯体和下面板。各部件经焊接或者粘接等形成整体结构。上面板开设有微穿孔，微穿孔与蛛网蜂窝内部空腔组成Helmholtz共鸣器吸收噪音。等质量情况下蛛网蜂窝比传统蜂窝承载性能更优异，蛛网蜂窝芯体能有效支撑面板抵御外界载荷。使用时，上面板朝向噪声源安装，下面板背向噪声源。本发明结构简单，制造方便，质量轻，一个结构发挥了吸声和承载两个方面的作用，可用作高速列车和民用飞机降噪构件，提升乘坐舒适度。

Description

微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构
技术领域
本发明涉及降噪结构领域，具体是一种微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构。
背景技术
随着运输速度的提高，高速列车和民用飞机自身机械噪声及外部气动噪声量级急剧增加。各种噪声激励经空气和结构传入内部空间，严重影响乘客乘坐舒适度。微穿孔板是一种典型的共振吸声结构，通常是在一块薄板上面钻直径为1毫米以下的小孔制成，成本低，具有可设计性和耐用的特点。但是传统微穿孔板只有一个吸声峰值，且吸声系数连续超过0.5的频率范围较小，不能在较宽频带范围内取得良好的降噪效果。同时，刚度强度有限，不能用作承载部件。因此，设计一种宽频范围内降噪性能优异且同时具备承载的新型结构，在降低高速列车和民用飞机内部噪声方面具有实际工程应用价值。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构，结构简单，加工方便，质量轻，既能吸收噪音又能承受外界载荷,可用于高速列车和民用飞机内部降噪，提升其乘坐舒适度。
本发明包括上面板、蛛网蜂窝芯体和下面板。各部件经焊接或者粘接等形成整体结构。上面板开设有微穿孔，微穿孔与蛛网蜂窝内部空腔组成Helmholtz共鸣器吸收噪音。
进一步，上面板上开设的微穿孔直径为0.1mm-1mm，且开孔方向垂直于板面。
进一步，上面板、蛛网蜂窝芯体和下面板可以由木制板材、金属、塑料、多孔纤维或多孔泡沫制成。
进一步，蛛网蜂窝内部空腔中可填充多孔吸声材料。
进一步，使用时，上面板朝向噪声源安装，下面板背向噪声源。
进一步，所述的蛛网蜂窝芯体（2）由主级蜂窝以及主级蜂窝内部引入的次级蜂窝组成，所述的主级蜂窝和次级蜂窝均为正六边形结构。所述的主级蜂窝边长为7mm，内部引入的次级蜂窝边长为4mm；蛛网蜂窝芯体高度为21mm；上面板和下面板厚度均为0.5mm；蜂窝壁厚为0.4mm。
本发明有益效果在于：
1、上面板上不同直径的微穿孔与蛛网蜂窝内部空腔形成一系列Helmholtz共鸣器组合，结构的吸声曲线上出现多个峰值，吸声系数超过0.5的频率范围变宽。
2、与等质量的传统六方蜂窝相比，蛛网蜂窝力学承载性能更加优异，能有效支撑面板承受外界载荷。微穿孔板蛛网蜂窝夹芯复合结构实现了吸声和承载一体化设计，质量轻，在高速列车和民用飞机降噪方面有实际工程应用价值。
附图说明
图1为本发明一个实施例的三维结构示意图；
其中：1、上面板；2、蛛网蜂窝芯体；3、下面板。
图2为代表性单元胞；
其中：d 01、d 11、d 12、d 13、d 14、d 15和d 16为代表性单元胞中各微穿孔的直径。
图3为微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构吸声系数随入射声波频率的变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构，如图1所示，包括上面板1、蛛网蜂窝芯体2和下面板3。各部件经焊接或者粘接等形成整体结构。上面板1上开设有微穿孔，开孔方向垂直于板面。微穿孔与蛛网蜂窝内部空腔组成Helmholtz共鸣器吸收噪音。
所述微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构可采用木制板材、金属、塑料、多孔纤维或多孔泡沫制成。蛛网蜂窝中可填充多孔吸声材料，这样设计的目的在于利用多孔材料内部孔隙对空气的流动进行阻碍，增加空气的粘性耗散和热耗散，增强结构的吸声能力。
所述微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构在使用时上面板朝向噪声源安装，下面板背离噪声源。这样设计的目的是让更多的噪音进入结构内部，将噪音能量部分转化为热能而耗散，减少在面板处反射的噪音能量。
实施例中，蛛网蜂窝芯体包括主级蜂窝和次级蜂窝，所述的主级蜂窝和次级蜂窝均为正六边形结构，主级蜂窝内部引入同轴的次级蜂窝连接成蛛网蜂窝芯体。主级蜂窝边长为7mm，内部引入的次级蜂窝边长为4mm；蛛网蜂窝高度为21mm；上面板和下面板厚度均为0.5mm；蜂窝壁厚为0.4mm；从结构中提取单元胞，如图2所示，微穿孔的直径分别为d 01=0.5mm、d 11=0.9mm、d 12=0.3mm、d 13=0.5mm、d 14=0.5mm、d 15=0.7mm和d 16=0.4mm。
在本实施例中整个结构的材质均为奥氏体不锈钢，密度约为7950kg/m3。
在本实施例中，如图3所示，在入射声波频率为1860Hz时吸声系数为0.99，在入射声波频率为2130Hz时吸声系数为0.98，在入射声波频率为1470Hz时吸声系数为0.97。从720Hz一直到2290Hz，结构的吸声系数均超过0.5。在500Hz到2500Hz内，结构的平均吸声系数达到0.69。总之，在结构整体高度仅为22mm的情况下，微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构在较宽的频带内具备优异吸声性能。
综上所述，本发明通过将蛛网蜂窝芯体放置到上层微穿孔板和下层面板中间制成微穿孔蛛网蜂窝夹芯复合结构，不仅宽频吸声性能优异，而且能够抵御外界载荷。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构，其特征在于：包括从上至下依次连接的上面板（1）、蛛网蜂窝芯体（2）、和下面板（3），各部件经焊接或者粘接形成整体结构；所述的上面板（1）开设有微穿孔，微穿孔与蛛网蜂窝内部空腔组成Helmholtz共鸣器吸收噪音。
2.根据权利要求1所述的微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构，其特征在于：所述的上面板（1）上开设的微穿孔直径为0.1mm-1mm，且开孔方向垂直于板面。
3.根据权利要求1所述的微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构，其特征在于：所述的上面板（1）、蛛网蜂窝芯体（2）、和下面板（3）所用材质为木制板材、金属、塑料、多孔纤维或多孔泡沫。
4.根据权利要求1所述的微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构，其特征在于：所述的蛛网蜂窝芯体（2）内部空腔中填充多孔吸声材料。
5.根据权利要求1所述的微穿孔板蛛网蜂窝夹芯吸声承载复合结构，其特征在于：所述的上面板（1）朝向噪声源安装，下面板（5）背向噪声源安装。
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