【摘 要】
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三明治夹芯结构具有质量轻,高比刚度和比强度的优点,广泛应用于车辆、轨道交通、航空航天以及建筑等领域。虽然夹芯结构有许多优点,但蜂窝和泡沫芯的三明治夹芯结构由于质量轻,受激励而更容易产生辐射噪声。因此,准确、高效的结构传声损失计算方法对于掌握蜂窝和泡沫夹芯板设计过程中的关键声学参数非常重要。本文以高铁车厢轻质结构应用为背景,从夹芯板弯曲振动的高阶微分方程出发,对扩散声场中典型夹芯板的传声损失进行理论
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三明治夹芯结构具有质量轻,高比刚度和比强度的优点,广泛应用于车辆、轨道交通、航空航天以及建筑等领域。虽然夹芯结构有许多优点,但蜂窝和泡沫芯的三明治夹芯结构由于质量轻,受激励而更容易产生辐射噪声。因此,准确、高效的结构传声损失计算方法对于掌握蜂窝和泡沫夹芯板设计过程中的关键声学参数非常重要。本文以高铁车厢轻质结构应用为背景,从夹芯板弯曲振动的高阶微分方程出发,对扩散声场中典型夹芯板的传声损失进行理论推导,重点探讨了声辐射项对传声损失的影响,同时还对线力激励下夹芯板的声辐射特性分析研究。本文主要研究内容如下:(1)从蜂窝和泡沫夹芯板弯曲振动的高阶微分方程出发,基于模态叠加,提出了一种蜂窝和泡沫夹芯板在扩散声场中传声损失的计算方法。通过理论模型计算值与实验结果对比,验证预测模型的正确性,同时进一步研究芯层的剪切模量、厚度和损耗因子对夹芯板传声损失的影响。相较于Virtual.Lab仿真软件,该模型可以显著提高计算效率。(2)分析了声辐射项对单层板及夹芯板传声损失的影响。计算了考虑声辐射项与忽略声辐射项条件下传声损失的差值,将夹芯板芯层剪切模量、面密度、芯层厚度等因素对差值的影响进行了数值分析。研究发现:不同于单层板或重阻尼夹芯板,轻质夹芯板的声辐射项在吻合频率处对板的传声损失影响较大。对于蜂窝和泡沫夹芯板的传声损失预测,声辐射项不可忽略,考虑或不考虑声辐射项,传声损失最大差值为7d B,平均差值为3~4d B。(3)推导出线力激励条件下蜂窝和泡沫夹芯板均方振速和声辐射功率的计算公式。与同等面密度的单层板相比,蜂窝和泡沫夹芯板的声辐射效率更高。在夹芯板第一阶共振频率以下,夹芯板在线力激振下的响应和声辐射功率显著小于单层板;在夹芯板第一阶共振频率以上,夹芯板的响应小于单层板,但声辐射功率略高于单层板。此外,还探究了面板材料、芯层厚度以及芯层损耗因子对夹芯板声辐射特性的影响规律。
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