CN112687254B - 一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构 - Google Patents

一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构 Download PDF

Info

Publication number
CN112687254B
CN112687254B CN202011505803.4A CN202011505803A CN112687254B CN 112687254 B CN112687254 B CN 112687254B CN 202011505803 A CN202011505803 A CN 202011505803A CN 112687254 B CN112687254 B CN 112687254B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plate
honeycomb
corrugated
right angle
sandwich
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011505803.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112687254A (zh
Inventor
王帅
李凤明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN202011505803.4A priority Critical patent/CN112687254B/zh
Publication of CN112687254A publication Critical patent/CN112687254A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112687254B publication Critical patent/CN112687254B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Abstract

一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹‑蜂窝超材料板结构，属于工程减振降噪技术领域，本发明为了解决传统夹层板类构件的力学性能和声学性能较为局限，在工程应用中，隔声量和吸声能力较差的问题，本发明中所述波纹‑蜂窝超材料夹心板包括顶板、N个波纹‑蜂窝夹芯单元和底板，N个波纹‑蜂窝夹芯单元呈周期性排列在顶板和底板之间，且相邻两个波纹‑蜂窝夹芯单元之间通过隔板隔开，每个波纹‑蜂窝夹芯单元的顶部与顶板的下表面固定连接，每个波纹‑蜂窝夹芯单元的底部与底板的上表面固定连接，每个波纹‑蜂窝夹芯单元与底板之间呈周期性分布有四个局域共振机构，每个局域共振机构固接在底板的上表面上。

Description

一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构
技术领域
本发明属于工程减振降噪技术领域，具体涉及一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构。
背景技术
在工程结构设计中，减振降噪性能是衡量结构实用性的一项重要指标。船舶、飞机和高铁的壁板结构需要其既有一定的承载能力，还需具有一定的隔声、吸声能力。现有的夹层板类构件的力学性能和声学性能较为局限，在工程应用中，结构可能受到各种频率的激励，当激励频率与结构的固有频率一致时，结构无法与固有频率发生共振，导致某些特定频率时它的隔声量和吸声能力将大幅降低。因此研发一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构可以有效解决上述问题，提高夹层板在工程应用中的隔声、吸声能力是很复合实际需要的。
发明内容
本发明为了解决传统夹层板类构件的力学性能和声学性能较为局限，在工程应用中，隔声量和吸声能力较差的问题，进而提供一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构；
一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，所述超材料板结构包括波纹-蜂窝超材料夹心板和4N个局域共振机构，N为正整数；
所述波纹-蜂窝超材料夹心板包括顶板、N个波纹-蜂窝夹芯单元和底板，N个波纹-蜂窝夹芯单元呈周期性排列在顶板和底板之间，且相邻两个波纹-蜂窝夹芯单元之间通过隔板隔开，每个波纹-蜂窝夹芯单元的顶部与顶板的下表面固定连接，每个波纹-蜂窝夹芯单元的底部与底板的上表面固定连接，每个波纹-蜂窝夹芯单元与底板之间呈周期性分布有四个局域共振机构，每个局域共振机构固接在底板的上表面上；
进一步地，所述波纹-蜂窝夹芯单元包括波纹夹芯和蜂窝夹芯；
所述蜂窝夹芯为十字板结构，波纹夹芯包含四组直角三角形板，每组直角三角形板设置在蜂窝夹芯中的一个象限中，且每组直角三角形板中的两个直角三角形板沿所在象限的对角线对称设置，每组直角三角形板中的每个直角三角形板的一侧直角边与所在象限中所对应十字板的顶部固定连接，每个直角三角形板中与固接在十字板的顶部相对的顶点设置在底板上，且两个直角三角形板的斜边拼接成形设置，每个局域共振机构设置在一组直角三角形板与底板所形成的空间中；
进一步地，每个局域共振机构包括一个质量块和一根橡胶弹簧，橡胶弹簧沿竖直方向设置在底板上，且橡胶弹簧的一端与底板的顶面固定连接，质量块设置在橡胶弹簧上，且质量块与橡胶弹簧的另一端固定连接；
进一步地，所述顶板为微穿孔板；
进一步地，所述顶板中每个穿孔的轴线与蜂窝夹芯的轴线共线设置；
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明提供一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，相比于传统板类构件有更好的承载能力，亥姆霍兹共振结构的引入能显著提高结构的吸声性能，局域共振机构的引入能显著增强结构隔声曲线低谷对应共振频率下的声学性能。
2.本发明提供一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，通过将原始结构的面板设计成微穿孔板，与板内空腔形成亥姆霍兹共振结构，具有良好的吸声能力。
3.本发明提供一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，通过施加质量块和橡胶弹簧形成局域共振机构附着在底板上，形成基于局域共振机构提高隔吸声性能的新型微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，通过合理设计尺寸关系可以提高结构特定频率时的隔声量。
4.本发明提供一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，所用质量块的质量和橡胶弹簧的尺寸可以根据工程需要调整，拆装简易，且本发明造价低廉，易于工程结构上推广应用。
附图说明
图1为本发明的轴侧示意图；
图2为本发明的俯视示意图；
图3为本发明的主视示意图；
图4为本发明中侧视示意图；
图5为本发明中波纹-蜂窝夹芯单元分布主视示意图；
图6为本发明中波纹-蜂窝夹芯单元分布轴侧示意图；
图7为本发明中局域共振机构分布主视示意图；
图8为本发明中局域共振机构分布轴侧示意图；
图中包括1顶板、2波纹夹芯、3蜂窝夹芯、4质量块、5橡胶弹簧和6底板。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至图8说明本实施方式，本实施方式提供了一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，所述超材料板结构包括波纹-蜂窝超材料夹心板和4N个局域共振机构，N为正整数；
所述波纹-蜂窝超材料夹心板包括顶板1、N个波纹-蜂窝夹芯单元和底板6，N个波纹-蜂窝夹芯单元呈周期性排列在顶板1和底板6之间，且相邻两个波纹-蜂窝夹芯单元之间通过隔板隔开，每个波纹-蜂窝夹芯单元的顶部与顶板1的下表面固定连接，每个波纹-蜂窝夹芯单元的底部与底板6的上表面固定连接，每个波纹-蜂窝夹芯单元与底板6之间呈周期性分布有四个局域共振机构，每个局域共振机构固接在底板6的上表面上。。
本实施方式中，提供一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，相比于传统板类构件有更好的承载能力，亥姆霍兹共振结构的引入能显著提高结构的吸声性能，局域共振机构的引入能显著增强结构隔声曲线低谷对应共振频率下的声学性能。
具体实施方式二：参照图1至图8说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的波纹-蜂窝夹芯单元作进一步限定，本实施方式中，所述波纹-蜂窝夹芯单元包括波纹夹芯2和蜂窝夹芯3；
所述蜂窝夹芯3为十字板结构，波纹夹芯2包含四组直角三角形板，每组直角三角形板设置在蜂窝夹芯3中的一个象限中，且每组直角三角形板中的两个直角三角形板沿所在象限的对角线对称设置，每组直角三角形板中的每个直角三角形板的一侧直角边与所在象限中所对应十字板的顶部固定连接，每个直角三角形板中与固接在十字板的顶部相对的顶点设置在底板6上，且两个直角三角形板的斜边拼接成形设置，每个局域共振机构设置在一组直角三角形板与底板6所形成的空间中。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式中，波纹夹芯2与蜂窝夹芯3周期性排列相交形成该超材料板的芯层，并连接顶板1和底板6。其中波纹-蜂窝夹层的参数可以根据实际需求变化，通过计算结构的隔声量，确定隔声量较低的共振频率。
具体实施方式三：参照图1至图8说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的局域共振机构作进一步限定，本实施方式中，每个局域共振机构包括一个质量块4和一根橡胶弹簧5，橡胶弹簧5沿竖直方向设置在底板6上，且橡胶弹簧5的一端与底板6的顶面固定连接，质量块4设置在橡胶弹簧5上，且质量块4与橡胶弹簧5的另一端固定连接。其它组成及连接方式与具体实施方式二相同。
本实施方式中，通过施加质量块4和橡胶弹簧5形成局域共振机构附着在底板上，形成基于局域共振机构提高隔吸声性能的新型微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，通过合理设计尺寸关系可以提高结构特定频率时的隔声量，通过合理设计质量块4和橡胶弹簧5的尺寸，可以实现在结构共振频率下隔声量的提升。微穿孔面板与波纹-蜂窝芯层围成的空腔自然地形成了亥姆霍兹共振结构，此种现象可以大幅提高结构的吸声能力。
具体实施方式四：参照图1至图8说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的顶板1作进一步限定，本实施方式中，所述顶板1为微穿孔板其它组成及连接方式与具体实施方式三相同。
如此设置，通过将原始结构的面板设计成微穿孔板，与板内空腔形成亥姆霍兹共振结构，具有良好的吸声能力。
具体实施方式五：参照图1至图8说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的顶板1作进一步限定，本实施方式中，所述顶板1中每个穿孔的轴线与蜂窝夹芯3的轴线共线设置。其它组成及连接方式与具体实施方式四相同。
如此设置，有利于保证微穿孔面板与波纹-蜂窝芯层围成的空腔自然地形成了亥姆霍兹共振结构的稳定性，以及声音穿过本发明时振幅吸收的均匀性，有利于提高本结构的隔振和吸声能力。
工作原理
本发明提出的一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，具有优于传统夹层板的力学特性。在工程应用中，波纹-蜂窝超材料板结构可能受到各种频率的激励，当激励频率与结构的固有频率一致时，结构将发生共振，达到某些特定频率时它的隔声量和吸声能力将大幅降低。通过将局域共振机构的共振效应与微穿孔波纹-蜂窝板结合形成新的波纹-蜂窝超材料板结构，通过局域共振机构耗散板结构在共振频率时的能量，可以显著降低共振时的振幅，从而提高此时原本较低的隔声量和吸声量。

Claims (3)

1.一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，其特征在于：所述超材料板结构包括波纹-蜂窝超材料夹心板和4N个局域共振机构，N为正整数；
所述波纹-蜂窝超材料夹心板包括顶板(1)、N个波纹-蜂窝夹芯单元和底板(6)，N个波纹-蜂窝夹芯单元呈周期性排列在顶板(1)和底板(6)之间，且相邻两个波纹-蜂窝夹芯单元之间通过隔板隔开，每个波纹-蜂窝夹芯单元的顶部与顶板(1)的下表面固定连接，每个波纹-蜂窝夹芯单元的底部与底板(6)的上表面固定连接，每个波纹-蜂窝夹芯单元与底板(6)之间呈周期性分布有四个局域共振机构，每个局域共振机构固接在底板(6)的上表面上；
所述顶板(1)为微穿孔板；
所述波纹-蜂窝夹芯单元包括波纹夹芯(2)和蜂窝夹芯(3)；
所述蜂窝夹芯(3)为十字板结构，波纹夹芯(2)包含四组直角三角形板，每组直角三角形板设置在蜂窝夹芯(3)中的一个象限中，且每组直角三角形板中的两个直角三角形板沿所在象限的对角线对称设置，每组直角三角形板中的每个直角三角形板的一侧直角边与所在象限中所对应十字板的顶部固定连接，每个直角三角形板中与固接在十字板的顶部相对的顶点设置在底板(6)上，且两个直角三角形板的斜边拼接成形设置，每个局域共振机构设置在一组直角三角形板与底板(6)所形成的空间中。
2.根据权利要求1中所述的一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，其特征在于：每个局域共振机构包括一个质量块(4)和一根橡胶弹簧(5)，橡胶弹簧(5)沿竖直方向设置在底板(6)上，且橡胶弹簧(5)的一端与底板(6)的顶面固定连接，质量块(4)设置在橡胶弹簧(5)上，且质量块(4)与橡胶弹簧(5)的另一端固定连接。
3.根据权利要求2中所述的一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构，其特征在于：所述顶板(1)中每个穿孔的轴线与蜂窝夹芯(3)的轴线共线设置。
CN202011505803.4A 2020-12-18 2020-12-18 一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构 Active CN112687254B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011505803.4A CN112687254B (zh) 2020-12-18 2020-12-18 一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011505803.4A CN112687254B (zh) 2020-12-18 2020-12-18 一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112687254A CN112687254A (zh) 2021-04-20
CN112687254B true CN112687254B (zh) 2023-02-03

Family

ID=75449705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011505803.4A Active CN112687254B (zh) 2020-12-18 2020-12-18 一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112687254B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113027969B (zh) * 2021-04-30 2022-05-13 中国人民解放军国防科技大学 用于波纹夹芯板低频减振降噪的共形嵌入式超材料结构
CN113593509B (zh) * 2021-07-14 2022-05-31 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种高效隔声及低噪声辐射的复合结构
CN113761648B (zh) * 2021-08-05 2024-05-31 同济大学 一种低频减振双层波纹超结构
CN113971946B (zh) * 2021-09-30 2022-08-19 哈尔滨理工大学 一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2056367A (en) * 1979-07-06 1981-03-18 Rohr Industries Inc Process for producing improved noise attenuation panels
CN101139851A (zh) * 2007-08-08 2008-03-12 张荣初 全频吸声构件及其制作方法
CN101962980A (zh) * 2010-09-26 2011-02-02 东北林业大学 多亥姆霍兹共振器并联型蜂窝夹芯木质吸声板
CN105803965A (zh) * 2016-04-28 2016-07-27 中国铁道科学研究院 一种宽频带吸声单元板
CN107379646A (zh) * 2017-07-17 2017-11-24 西安交通大学 一种多孔材料‑穿孔波纹复合轻质多功能夹层板及制备方法
CN108656641A (zh) * 2018-05-15 2018-10-16 西安交通大学 一种波纹-四方蜂窝复合夹层结构及其制备方法
CN109763577A (zh) * 2019-01-21 2019-05-17 南京航空航天大学 一种带粗糙表面修饰微孔的微穿孔板吸声体
CN110473513A (zh) * 2019-08-07 2019-11-19 西北工业大学 一种微缝超材料声学夹层板
CN110576643A (zh) * 2019-07-30 2019-12-17 南京航空航天大学 一种微穿孔板双层层级蜂窝夹芯吸声承载复合结构

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2056367A (en) * 1979-07-06 1981-03-18 Rohr Industries Inc Process for producing improved noise attenuation panels
CN101139851A (zh) * 2007-08-08 2008-03-12 张荣初 全频吸声构件及其制作方法
CN101962980A (zh) * 2010-09-26 2011-02-02 东北林业大学 多亥姆霍兹共振器并联型蜂窝夹芯木质吸声板
CN105803965A (zh) * 2016-04-28 2016-07-27 中国铁道科学研究院 一种宽频带吸声单元板
CN107379646A (zh) * 2017-07-17 2017-11-24 西安交通大学 一种多孔材料‑穿孔波纹复合轻质多功能夹层板及制备方法
CN108656641A (zh) * 2018-05-15 2018-10-16 西安交通大学 一种波纹-四方蜂窝复合夹层结构及其制备方法
CN109763577A (zh) * 2019-01-21 2019-05-17 南京航空航天大学 一种带粗糙表面修饰微孔的微穿孔板吸声体
CN110576643A (zh) * 2019-07-30 2019-12-17 南京航空航天大学 一种微穿孔板双层层级蜂窝夹芯吸声承载复合结构
CN110473513A (zh) * 2019-08-07 2019-11-19 西北工业大学 一种微缝超材料声学夹层板

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"嵌入局域共振单元宽频减振降噪蜂窝夹层结构研究进展";陈洋;《装备环境工程》;20201130;第17卷(第11期);全文 *
微穿孔板―蜂窝夹芯复合结构的隔声性能;杨军伟等;《噪声与振动控制》;20130818(第04期);全文 *
微穿孔蜂窝-波纹复合声学超材料吸声行为;张丰辉等;《物理学报》;20181121(第23期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112687254A (zh) 2021-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112687254B (zh) 一种提高隔吸声性能的微穿孔波纹-蜂窝超材料板结构
CN109584855B (zh) 可调节吸声频率的蜂窝-微穿孔板复合结构设计方法
CN108346421B (zh) 一种内置微穿孔板的蜂窝夹层吸声结构
RU2405216C2 (ru) Слоистая конструкция, имеющая частотно-избирательные характеристики двойной степени
CN109501404B (zh) 一种高效减振的层级多孔复合板
US20240046908A1 (en) Thin-layer low-frequency underwater sound insulation metamaterial
CN105821980A (zh) 一种六边形蜂窝波纹复合结构吸声承载板
CN108643024A (zh) 一种周期复合结构波折板
CN105714944A (zh) 一种四方蜂窝波纹复合结构吸声承载板
CN106182940B (zh) 一种基于蜂窝三明治结构的吸声承载板
CN111369962A (zh) 一种内置薄膜型声学超材料的双层板隔声装置
CN208422400U (zh) 一种隔噪板
CN114619726A (zh) 一种基于声学黑洞的新型点阵夹芯板及制作方法
CN110459393A (zh) 一种吸隔声复合件和一种变压器
CN117496934A (zh) 承载与低频宽带隔声减振多功能超材料结构及复合超结构
CN114670521B (zh) 一种三明治蜂窝内嵌耦合结构隔音板
CN102914038B (zh) 空调室内机后壳及其模具、空调器和空调室内机
CN113066463B (zh) 变压器油箱声振控制用吸隔声结构、变压器油箱及变压器
Liu et al. Rayleigh beam underwater metamaterial for low-frequency and broadband sound absorption
CN112009619B (zh) 调谐颗粒阻尼型浮筏
CN113761648A (zh) 一种低频减振双层波纹超结构
CN201262829Y (zh) 特种吸声型隔声设备
CN114645592A (zh) 一种吸音墙板
CN221641970U (zh) 高承载与低频高隔声功能一体化超材料结构及复合超结构
CN214884540U (zh) 一种吸声三角结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant