CN115331651A - 一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构及设计方法 - Google Patents

一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构及设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及噪声控制技术领域，特别是一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，包括声子晶体板、吸声通道和微穿孔板，所述吸声通道的一侧设置声子晶体板，另一侧设置微穿孔板；所述声子晶体板由多个单胞结构呈矩形阵列排布；所述吸声通道包括空腔、封闭板体和半封闭板体，所述空腔内间隔设置有多块封闭板体，相邻两块封闭板体之间至少设置有两块半封闭板体，相邻两块半封闭板体错开设置；所述微穿孔板的板面上设置有多组微孔结构，每组微孔结构由多个呈矩形阵列排布的微孔组成；至少有一组微孔结构位于相邻两块封闭板体之间。本发明可以用于解决同时有外部结构振动或声激励、内部有混响声场激励的室内低频噪声问题。

Description

一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构及设计 方法
技术领域
本发明涉及噪声控制技术领域，特别是一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构及设计方法。
背景技术
结构的低频振动和噪声是十分扰人的问题，虽然不如高频那样尖锐响亮，但是却沉闷浑浊，极易使人心烦意乱、甚至危害健康。因此，研究低频振动和噪声的控制十分重要。然而低频呈长波特征，有很强的穿透性，导致其在传播过程中难以隔绝，且能量衰减很慢。传统的减振降噪材料在低频振动和噪声控制方面收效甚微。
生活中常见的地铁站台等建筑，高铁、飞机等交通装备，都存在低频振动和噪声问题，且都表现为同时受到来自顶部的结构振动或声激励、来自室内的混响声场激励。例如地铁站台，其顶部常有其他交通工具运行，会有明显的低频结构振动和噪声往下传递，同时站台内有列车通过以及候车人员、工作人员的说话声，会产生室内混响声场激励；再例如高铁，其顶部有空气动力学低频结构振动和气动噪声往车内传递，同时车内还有空调通风、电气设备等其他声源形成的混响声场激励。如何同时隔绝来自外部的结构振动或声激励、吸收内部的混响声场激励，是控制上述室内低频振动和噪声问题的关键。
中国专利申请号：CN202111324655.0，公开了一种基于声子晶体的复合隔声板，包括微穿孔板和外扣板，微穿孔板与外扣板之间设置有声子晶体面板，微穿孔板与外扣板均与声子晶体面板铆接；外扣板靠近声子晶体面板的一侧固接有阻尼层，阻尼层远离外扣板的一侧固接有吸声层，吸声层与声子晶体面板之间留有间隙。本发明将局域共振型声子晶体结构与传统的隔声结构相结合，使复合隔声板具有良好的低频线谱隔声峰值和中高频隔声特性。但是，该发明主要用于隔声，即控制噪声从物体的一侧到另一侧的传播量，但是对于外部结构振动以及室内混响声的控制不起作用。
中国专利申请号：CN201911292001.7，公开了一种基于声子晶体管道的复合型消声筒，该消声筒由依次交替排列的穿孔阻性消声筒和声子晶体消声筒组成，穿孔阻性消声筒设有微穿孔板和吸声材料层，声子晶体消声筒设有呈环形阵列分布在第二环形骨架上的声子晶体单胞单元。该发明的消声筒为插入式消声筒，将消声筒插入到船舶空调通风管道内，气流通过穿孔阻性消声筒时，微穿孔板及吸声材料层主要对中高频噪声进行降噪；通过声子晶体消声筒时，受到内部结构的作用，产生局部共振，消耗能量到达降噪的目的，主要作用频率为低频。但是，该发明主要用于消声，即提高噪声在传播过程中的衰减量，但是对于外部结构振动以及室内混响声的控制不起作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构及设计方法，可以用于解决同时有外部结构振动或声激励、内部有混响声场激励的室内低频噪声问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，包括声子晶体板、吸声通道和微穿孔板，所述吸声通道的一侧设置声子晶体板，另一侧设置微穿孔板；所述声子晶体板由多个单胞结构呈矩形阵列排布；所述吸声通道包括空腔、封闭板体和半封闭板体，所述空腔内间隔设置有多块封闭板体，相邻两块封闭板体之间至少设置有两块半封闭板体，相邻两块半封闭板体错开设置；所述微穿孔板的板面上设置有多组微孔结构，每组微孔结构由多个呈矩形阵列排布的微孔组成；至少有一组微孔结构位于相邻两块封闭板体之间。
进一步的，所述单胞结构为正方体结构。
进一步的，所述单胞结构包括硅橡胶层、铅球和环氧树脂层A，所述硅橡胶层包覆于铅球的外侧，所述橡胶层和铅球所形成的整体嵌入环氧树脂层A内。
进一步的，所述单胞结构包括纺锤形质量块、聚氨酯层和环氧树脂层B，所述聚氨酯层以正方体结构包覆在纺锤形质量块的外侧，所述纺锤形质量块和聚氨酯层所形成的整体嵌入环氧树脂层B内。
进一步的，所述吸声通道采用聚甲基丙烯酸甲酯材质制成。
进一步的，所述封闭板体由多个谐振器呈直线排布组成，多个谐振器内分别设置共鸣腔，共鸣腔的深度由上至下逐步递减。
进一步的，所述半封闭板体的侧面上设置有多个谐振质量块。
所述的一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构的设计方法，包括以下步骤：
S1、基于有限元方法，采用商业软件COMSOL Multiphysics，建立声子晶体板的声振特性分析模型，根据外部结构振动和声激励的峰值频率，确定声子晶体板设计的减振降噪目标频率，将声子晶体板的材料和几何参数作为输入参数，将声子晶体板的减振降噪频率和性能作为优化目标，采用多目标优化设计方法开展优化设计，如公式(1)所示：
Minf(xi)
Figure BDA0003789552310000031
Figure BDA0003789552310000032
式中，xi为第i个设计变量(即材料和几何参数)，n为设计变量的总数；
Figure BDA0003789552310000041
和
Figure BDA0003789552310000042
为第i个设计变量取值的下限和上限；f(xi)为目标函数，Minf(xi)表示目标函数的最优解；cj(xi)为第i个设计变量的约束条件，m为设计变量约束条件的总数；
Figure BDA0003789552310000043
和
Figure BDA0003789552310000044
分别对应约束条件的下限和上限；
S2、基于有限元方法，采用商业软件COMSOL Multiphysics，建立微穿孔板与吸声通道的复合结构的声振特性分析模型，根据内部混响声场激励峰值频率，确定微穿孔板与吸声通道设计的降噪目标频率，将微穿孔板与吸声通道的复合结构的材料和几何参数作为输入参数，将复合结构的吸声频率和性能作为优化目标，采用多目标优化设计方法开展优化设计，同样使用公式(1)；
S3、基于有限元-边界元方法，采用商业软件COMSOL Multiphysics，将声子晶体板作为背板、吸声通道作为腔体、微穿孔板作为面板，建立完整的低频减振吸声一体化复合结构声振特性分析模型，在模型中，同时加载外部结构振动和声激励、内部混响声场激励，并在吸声通道腔体中心位置建立一个响应点，读取该响应点的噪声结果，通过对比分析上述响应点的噪声结果是否满足室内噪声控制要求，主要考虑峰值频率的降噪效果，决定是否进一步优化声子晶体板、吸声通道和微穿孔板，如需优化，则返回S1或者S2步骤进行部件二次优化。
进一步的，材料参数包括声子晶体板、吸声通道和微穿孔板的密度和模量，几何参数包括声子晶体板、吸声通道和微穿孔板的长度、宽度，声子晶体板中的铅球的半径，以及吸声通道中的谐振器的共鸣腔深度。
本发明具有以下优点：
1、本发明以声子晶体板作为背板、吸声通道作为腔体、微穿孔板作为面板，其中，声子晶体板主要起隔绝外部的低频结构振动或声激励的作用，吸声通道主要起吸收内部的混响声场激励的作用，并且和微穿孔板在低频吸声带宽和性能上的不足形成互补，最终可以实现宽频、高性能的低频振动和噪声控制。
2、本发明还具有低频降噪功能与结构装饰一体化的效果，可在地铁站台等建筑，高铁、飞机等交通装备推广应用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的声子晶体板的结构示意图；
图3为本发明的一种实施例的单胞结构示意图；
图4为本发明的另一种实施例的单胞结构示意图；
图5为本发明吸声通道的结构示意图；
图6为本发明的封闭板体的结构示意图；
图7为本发明的半封闭板体的结构示意图；
图8为本发明的微穿孔板的结构示意图；
图中：1-声子晶体板，1a-单胞结构，1a1-硅橡胶层，1a2-铅球，1a3-环氧树脂层A，1a4-纺锤形质量块，1a5-聚氨酯层，1a6-环氧树脂层B，2-吸声通道，2a-空腔，2b-封闭板体，2b1-谐振器，2c-半封闭板体，2c1-谐振质量块，3-微穿孔板，3a-微孔结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1至图8所示，一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，包括声子晶体板1、吸声通道2和微穿孔板3，所述吸声通道2的一侧设置声子晶体板1，另一侧设置微穿孔板3；所述声子晶体板1由多个单胞结构1a呈矩形阵列排布；所述吸声通道2包括空腔2a、封闭板体2b和半封闭板体2c，所述空腔2a内间隔设置有多块封闭板体2b，相邻两块封闭板体2b之间至少设置有两块半封闭板体2c，相邻两块半封闭板体2c错开设置；所述微穿孔板3的板面上设置有多组微孔结构3a，每组微孔结构3a由多个呈矩形阵列排布的微孔组成；至少有一组微孔结构3a位于相邻两块封闭板体2b之间。以声子晶体板1作为背板、吸声通道2作为腔体、微穿孔板3作为面板，其中，声子晶体板1主要起隔绝外部的低频结构振动激励的作用，吸声通道2主要起吸收内部的混响声场激励的作用，并且和微穿孔板3在低频吸声带宽和性能上的不足形成互补，最终可以实现宽频、高性能的低频振动和噪声控制。
进一步的，所述单胞结构1a为正方体结构。
在本发明的一种实施例中，所述单胞结构1a包括硅橡胶层1a1、铅球1a2和环氧树脂层A1a3，所述硅橡胶层1a1包覆于铅球1a2的外侧，所述橡胶层1a1和铅球1a2所形成的整体嵌入环氧树脂层A1a3内。该结构的基本原理为“弹簧-质量块-弹簧”的共振系统结构，当特定频率的弹性声波激励该结构时，会引起散射体铅球1a2的共振，并且与弹性声波相互作用，通过铅球1a2的振动将能量耗散，从而抑制弹性声波的传播，这样可以实现小尺寸单元对低频长波弹性声波的控制，有利于结构轻量化的设计。
在本发明的另一种实施例中，所述单胞结构1a包括纺锤形质量块1a4、聚氨酯层1a5和环氧树脂层B1a6，所述聚氨酯层1a5以正方体结构包覆在纺锤形质量块1a4的外侧，所述纺锤形质量块1a4和聚氨酯层1a5所形成的整体嵌入环氧树脂层B1a6内。该结构的基本原理与前述实施例相似，系统中的纺锤形质量块1a4(夹杂物纺锤块)周围基体的循环运动和纺锤形质量块1a4外部上下基体的剪切运动，以及通过基体围绕纺锤形质量块1a4的扭动，产生局部的能量集中，进而实现能量消耗。纺锤形质量块1a4的质量越大，越容易实现整个系统的低频带隙，提高低频振动噪声控制效率。
作为优选的，所述吸声通道2采用聚甲基丙烯酸甲酯材质制成。
当然，吸声通道2也可以采用铝或其他塑料制成。
进一步的，所述封闭板体2b由多个谐振器2b1呈直线排布组成，多个谐振器2b1内分别设置共鸣腔，共鸣腔的深度由上至下逐步递减。在声波激励下，共鸣腔中的空气形成活塞式往复运动，通过势能与动能的相互转换，以及腔内空气与腔壁相对运动产生摩擦和阻尼，使得声能最终以热的形式耗散。共鸣腔深度越深，吸声频率越低，封闭板体2b的共鸣腔深度递增，可实现在较宽频范围里的良好吸声。
进一步的，所述半封闭板体2c的侧面上设置有多个谐振质量块2c1。谐振质量块2c1与半封闭板体2c形成共振结构，当外部结构振动或声激励传递至该共振结构上时，谐振质量块2c1可将系统的振动噪声能量转移的本体上，并通过共振耗能的方式将振动噪声能量吸收。谐振质量块2c1的种类越多，可以调制的低频振动噪声频率就越多。
本发明的微穿孔板3为的材质可以是铝，也可以是PMMA或其他塑料，其作为面板，也可以起到装饰效果，因此，具有低频降噪功能与结构装饰一体化的效果，可在地铁站台等建筑，高铁、飞机等交通装备推广应用。
S1、基于有限元方法，采用商业软件COMSOL Multiphysics，建立声子晶体板1的声振特性分析模型，根据外部结构振动和声激励的峰值频率，确定声子晶体板1设计的减振降噪目标频率，将声子晶体板1的材料和几何参数作为输入参数，将声子晶体板1的减振降噪频率和性能作为优化目标，采用多目标优化设计方法开展优化设计，如公式(1)所示：
Minf(xi)
Figure BDA0003789552310000081
Figure BDA0003789552310000082
式中，xi为第i个设计变量即材料和几何参数，n为设计变量的总数；
Figure BDA0003789552310000083
和
Figure BDA0003789552310000084
为第i个设计变量取值的下限和上限；f(xi)为目标函数，Minf(xi)表示目标函数的最优解；cj(xi)为第i个设计变量的约束条件，m为设计变量约束条件的总数；
Figure BDA0003789552310000085
和
Figure BDA0003789552310000086
分别对应约束条件的下限和上限；
S2、基于有限元方法，采用商业软件COMSOL Multiphysics，建立微穿孔板3与吸声通道2的复合结构的声振特性分析模型，根据内部混响声场激励峰值频率，确定微穿孔板3与吸声通道2设计的降噪目标频率，将微穿孔板3与吸声通道2的复合结构的材料和几何参数作为输入参数，将复合结构的吸声频率和性能作为优化目标，采用多目标优化设计方法开展优化设计，同样使用公式(1)；
S3、基于有限元-边界元方法，采用商业软件COMSOL Multiphysics，将声子晶体板1作为背板、吸声通道2作为腔体、微穿孔板3作为面板，建立完整的低频减振吸声一体化复合结构声振特性分析模型，在模型中，同时加载外部结构振动和声激励、内部混响声场激励，并在吸声通道2腔体中心位置建立一个响应点，读取该响应点的噪声结果，通过对比分析上述响应点的噪声结果是否满足室内噪声控制要求，主要考虑峰值频率的降噪效果，决定是否进一步优化声子晶体板1、吸声通道2和微穿孔板3，如需优化，则返回S1或者S2步骤进行部件二次优化。
进一步的，材料参数包括声子晶体板1、吸声通道2和微穿孔板3的密度和模量，几何参数包括声子晶体板1、吸声通道2和微穿孔板3的长度、宽度，声子晶体板1中的铅球1a2的半径，以及吸声通道2中的谐振器2b1的共鸣腔深度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，其特征在于：
包括声子晶体板(1)、吸声通道(2)和微穿孔板(3)，所述吸声通道(2)的一侧设置声子晶体板(1)，另一侧设置微穿孔板(3)；
所述声子晶体板(1)由多个单胞结构(1a)呈矩形阵列排布；
所述吸声通道(2)包括空腔(2a)、封闭板体(2b)和半封闭板体(2c)，所述空腔(2a)内间隔设置有多块封闭板体(2b)，相邻两块封闭板体(2b)之间至少设置有两块半封闭板体(2c)，相邻两块半封闭板体(2c)错开设置；
所述微穿孔板(3)的板面上设置有多组微孔结构(3a)，每组微孔结构(3a)由多个呈矩形阵列排布的微孔组成；
至少有一组微孔结构(3a)位于相邻两块封闭板体(2b)之间。
2.根据权利要求1所述的一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，其特征在于：所述单胞结构(1a)为正方体结构。
3.根据权利要求2所述的一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，其特征在于：所述单胞结构(1a)包括硅橡胶层(1a1)、铅球(1a2)和环氧树脂层A(1a3)，所述硅橡胶层(1a1)包覆于铅球(1a2)的外侧，所述橡胶层(1a1)和铅球(1a2)所形成的整体嵌入环氧树脂层A(1a3)内。
4.根据权利要求2所述的一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，其特征在于：所述单胞结构(1a)包括纺锤形质量块(1a4)、聚氨酯层(1a5)和环氧树脂层B(1a6)，所述聚氨酯层(1a5)以正方体结构包覆在纺锤形质量块(1a4)的外侧，所述纺锤形质量块(1a4)和聚氨酯层(1a5)所形成的整体嵌入环氧树脂层B(1a6)内。
5.根据权利要求1所述的一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，其特征在于：所述吸声通道(2)采用聚甲基丙烯酸甲酯材质制成。
6.根据权利要求1或5所述的一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，其特征在于：所述封闭板体(2b)由多个谐振器(2b1)呈直线排布组成，多个谐振器(2b1)内分别设置共鸣腔，共鸣腔的深度由上至下逐步递减。
7.根据权利要求1或5所述的一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，其特征在于：所述半封闭板体(2c)的侧面上设置有多个谐振质量块(2c1)。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、基于有限元方法，采用商业软件COMSOL Multiphysics，建立声子晶体板(1)的声振特性分析模型，根据外部结构振动和声激励的峰值频率，确定声子晶体板(1)设计的减振降噪目标频率，将声子晶体板(1)的材料和几何参数作为输入参数，将声子晶体板(1)的减振降噪频率和性能作为优化目标，采用多目标优化设计方法开展优化设计，如公式(1)所示：
Figure FDA0003789552300000021
Figure FDA0003789552300000022
Figure FDA0003789552300000023
式中，xi为第i个设计变量(即材料和几何参数)，n为设计变量的总数；
Figure FDA0003789552300000024
和
Figure FDA0003789552300000025
为第i个设计变量取值的下限和上限；f(xi)为目标函数，Minf(xi)表示目标函数的最优解；cj(xi)为第i个设计变量的约束条件，m为设计变量约束条件的总数；
Figure FDA0003789552300000026
和
Figure FDA0003789552300000027
分别对应约束条件的下限和上限；
S2、基于有限元方法，采用商业软件COMSOL Multiphysics，建立微穿孔板(3)与吸声通道(2)的复合结构的声振特性分析模型，根据内部混响声场激励峰值频率，确定微穿孔板(3)与吸声通道(2)设计的降噪目标频率，将微穿孔板(3)与吸声通道(2)的复合结构的材料和几何参数作为输入参数，将复合结构的吸声频率和性能作为优化目标，采用多目标优化设计方法开展优化设计，同样使用公式(1)；
S3、基于有限元-边界元方法，采用商业软件COMSOL Multiphysics，将声子晶体板(1)作为背板、吸声通道(2)作为腔体、微穿孔板(3)作为面板，建立完整的低频减振吸声一体化复合结构声振特性分析模型，在模型中，同时加载外部结构振动和声激励、内部混响声场激励，并在吸声通道(2)腔体中心位置建立一个响应点，读取该响应点的噪声结果，通过对比分析上述响应点的噪声结果是否满足室内噪声控制要求，主要考虑峰值频率的降噪效果，决定是否进一步优化声子晶体板(1)、吸声通道(2)和微穿孔板(3)，如需优化，则返回S1或者S2步骤进行部件二次优化。
9.根据权利要求8所述的一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构的设计方法，其特征在于：材料参数包括声子晶体板(1)、吸声通道(2)和微穿孔板(3)的密度和模量，几何参数包括声子晶体板(1)、吸声通道(2)和微穿孔板(3)的长度、宽度，声子晶体板(1)中的铅球(1a2)的半径，以及吸声通道(2)中的谐振器(2b1)的共鸣腔深度。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6963647B1 (en) * 1998-12-15 2005-11-08 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Controlled acoustic waveguide for soundproofing
CN108492816A (zh) * 2018-05-31 2018-09-04 山东理工大学 一种带微穿孔板的二维凸起型声子晶体结构
CN108729367A (zh) * 2018-04-26 2018-11-02 华东交通大学 一种基于声子晶体的复合型声屏障结构
CN109102790A (zh) * 2018-08-16 2018-12-28 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） 一种模块式水下耐压隔声障板
CN109559728A (zh) * 2018-11-26 2019-04-02 中国人民解放军国防科技大学 一种曲折空腔微穿孔板宽带吸声结构
CN111102423A (zh) * 2019-12-16 2020-05-05 江苏科技大学 一种基于声子晶体管道的复合型消声筒
CN113240982A (zh) * 2021-05-07 2021-08-10 南京光声超构材料研究院有限公司 声学装置及使用方法
CN113971946A (zh) * 2021-09-30 2022-01-25 哈尔滨理工大学 一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构
CN114016449A (zh) * 2021-10-28 2022-02-08 广州大学 基于局域共振声子晶体的降噪窗口及其参数优化方法
CN216596925U (zh) * 2021-10-25 2022-05-24 中国电力科学研究院有限公司 一种电工设备降噪的声子晶体隔箱

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6963647B1 (en) * 1998-12-15 2005-11-08 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Controlled acoustic waveguide for soundproofing
CN108729367A (zh) * 2018-04-26 2018-11-02 华东交通大学 一种基于声子晶体的复合型声屏障结构
CN108492816A (zh) * 2018-05-31 2018-09-04 山东理工大学 一种带微穿孔板的二维凸起型声子晶体结构
CN109102790A (zh) * 2018-08-16 2018-12-28 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） 一种模块式水下耐压隔声障板
CN109559728A (zh) * 2018-11-26 2019-04-02 中国人民解放军国防科技大学 一种曲折空腔微穿孔板宽带吸声结构
CN111102423A (zh) * 2019-12-16 2020-05-05 江苏科技大学 一种基于声子晶体管道的复合型消声筒
CN113240982A (zh) * 2021-05-07 2021-08-10 南京光声超构材料研究院有限公司 声学装置及使用方法
CN113971946A (zh) * 2021-09-30 2022-01-25 哈尔滨理工大学 一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构
CN216596925U (zh) * 2021-10-25 2022-05-24 中国电力科学研究院有限公司 一种电工设备降噪的声子晶体隔箱
CN114016449A (zh) * 2021-10-28 2022-02-08 广州大学 基于局域共振声子晶体的降噪窗口及其参数优化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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张杰;邓羽;彭中波;石利勇;: "基于声子晶体的船机减振特性研究" *

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