Page 102 - 《应用声学》2020年第5期

744 2020 年 9 月

对结构隔声特性的影响，如图 11 所示。可以看出， 而其余构型的隔声性能与原构型相比差别不大。因
因铺层顺序对层压板弯曲刚度的影响，导致构型 2 此，在进行复材结构设计时，应考虑铺层顺序对结构
的吻合效应频率 f c 比其他构型小，因此构型 2 的隔 隔声性能的影响，综合刚度设计需求，构型1的铺层
声性能在吻合效应区域相对于其他构型较差；构型 方式为最优。
1 与构型 4 隔声效果最好，但构型 4 中表层非 ±45 ；
◦
4 复材结构参数优化设计
Ԕ౞ی: [45,-45,0,0,45,90,-45,0] s 通过以上分析，发现铺层角度对结构的弯曲刚
5 dB ౞ی1: [45,-45,0,0,0,45,90,-45] s 度和隔声性能有明显影响，且复材壁板的隔声性能
౞ی2: [45,90,-45,0,0,0,45,-45] s
౞ی3: [45,-45,90,45,0,0,0,-45] s
౞ی4: [45,0,-45,0,0,45,90,-45] s
౞ی5: [45,90,-45,0,0,45,0,-45] s 在整个频段内都不高，在机身结构设计时，除了综合
ᬦܦ᧚/dB 考虑铺层角度的影响之外，还需对复材壁板进行声

学处理，铺设合适厚度和密度的隔音棉。受工艺和
f c
强度的影响，铺层角度可选择的铺设构型有限，为达
f r
到更好的声学效果，必须在声学处理上进行参数优
化设计。本节以铺设在复材壁板上的隔音棉厚度和
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
密度为两个优化参数，进行最优化分析，寻找最佳组
ᮠဋ/kHz
合方式。
(a) ࢺц1
考虑目前航空用的隔音棉材料密度一般从
5 kg/m 到 24 kg/m 不等，在机身壁板与内饰板之
3
3
5 dB
间可以铺设隔音棉的空间从 40 mm 到 130 mm 不
等，在此选择范围内进行 SEA 参数优化。为更好地
f c
ᬦܦ᧚/dB f r 对比优化结果，以工况1的隔声量为参考基准，分析
Ԕ౞ی: [45,-45,0,0,45,90,-45,0] s
౞ی1: [45,-45,0,0,0,45,90,-45] s 工况2中不同参数下的隔音棉插入损失，以及工况3
౞ی2: [45,90,-45,0,0,0,45,-45] s 下不同参数下的隔音棉与内饰板(内饰板参数不变)
౞ی3: [45,-45,90,45,0,0,0,-45] s
౞ی4: [45,0,-45,0,0,45,90,-45] s 组合结构的插入损失，两种工况下的分析结果见
౞ی5: [45,90,-45,0,0,45,0,-45] s
图 12、图 13 所示。从图 12 中可以看出，工况 2 下的
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
隔音棉密度对插入损失影响较小，因此从重量成本
ᮠဋ/kHz
(b) ࢺц2 考虑可以选取较轻的隔音棉进行铺设；而隔音棉厚
度对插入损失影响较大。从图 13 中可以看出，工况
5 dB 3下的隔音棉密度对插入损失影响较小，与工况2下
的结论一致；而隔音棉厚度对插入损失在 1000 Hz
f c
以下频段影响较大，1000 Hz 以上改变隔音棉密度
f r
ᬦܦ᧚/dB 对插入损失基本无影响，因此为保证低频的隔声效
Ԕ౞ی: [45,-45,0,0,45,90,-45,0] s
౞ی1: [45,-45,0,0,0,45,90,-45] s 果，考虑重量成本，可以选择合适的隔音棉的厚度，
౞ی2: [45,90,-45,0,0,0,45,-45] s 以达到最佳的效果。
౞ی3: [45,-45,90,45,0,0,0,-45] s
౞ی4: [45,0,-45,0,0,45,90,-45] s 为更好地说明隔音棉最优化的参数选取，以
౞ی5: [45,90,-45,0,0,45,0,-45] s
630 Hz(环频率) 和 2000 Hz(吻合效应频率) 这两个
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
频率为优化对象，分别绘制工况 3 在不同密度和不
ᮠဋ/kHz
(c) ࢺц3 同厚度下的隔声量，如图 14 所示，发现工况中已经
3
选取的隔音棉密度 9.6 kg/m 和厚度 127 mm 已经
图 11 不同铺层构型的复材结构隔声量对比
Fig. 11 TL comparison of the curved panels with 使工况 3 的隔声量达到了收敛状态，因此本文中选
different configurations 取的隔音棉参数合理，可以作为优化设计的依据。