Page 118 - 《应用声学》2020年第6期

912 2020 年 11 月

算得到的 AA 结构 STL。从图 5 中可以看到，本文 增加多孔材料后 BB、BU、UU 布局复合板结构隔声
理论模型得到的 STL 与 Xin 等的理论模型得到的 曲线中出现的 “波谷” 都比固支边界条件下的要少。
结果、Carneal 等的实验结果都取得了较好的一致 在小于 80 Hz 频率范围内，固支边界条件复合板结
性。因为 Carneal 等的实验是在固支边界条件下进 构 STL 优于简支边界条件，但是当频率超过 80 Hz
行的，所以将理论中简支边界条件下板的刚度增加 后，在不同的频率范围内，简支复合板结构 STL 大
√
了 2 倍来仿真四边固支的边界条件。为保持一致 于固支边界复合板STL。
性，本文做同样处理。 120
70 AA ေ᝷ፇ౧
100 BB ေ᝷ፇ౧
ࠄᰎፇ౧
60 Xin኎ᄊေ᝷ፇ౧ BU ေ᝷ፇ౧
ेҒေ᝷ፇ౧ 80 UU ေ᝷ፇ౧
50 ᬦܦ᧚/dB 60
ᬦܦ᧚/dB 40 40

30
20
20
10 0
10 1 10 2 10 3 10 4
0 ᮠဋ/Hz
0 100 200 300 400 500 600 700 800
(a) እஃ᣸ႍ౎͈
ᮠဋ/Hz
120
图 5 声波垂直入射下传声损失的理论与实验对比 AA ေ᝷ፇ౧
100 BB ေ᝷ፇ౧
Fig. 5 Comparison of STL between the current BU ေ᝷ፇ౧
UU ေ᝷ፇ౧
study and experiment under normal incidence 80
3.3 简支边界条件和固支边界条件对复合板结构 ᬦܦ᧚/dB 60
STL的影响
40
图 6 对比了简支边界条件和固支边界条件下，
复合板 4 种布局 AA、BB、BU、UU 在垂直入射下的 20
STL 曲线。AA 结构在第一个板 -空气 -板共振频率 0
10 1 10 2 10 3 10 4
以后有很多峰值与谷值，这是由气腔里面的驻波共 ᮠဋ/Hz
振引起的，但在 BB、BU、UU 结构里面这种现象就 (b) ڍஃ᣸ႍ౎͈
减弱了，这是因为多孔材料展现了强烈的阻尼效应。 图 6 垂直入射下简支边界条件和固支边界条件 4
一直到 3000 Hz，AA、BU、UU 结构的 STL 在许多 种布局复合板结构 STL
频段都相似。但在 3000 Hz 以后，BU 与 UU 结构的 Fig. 6 Comparison of STL among various
STL 开始优于 AA 结构由于阻尼的影响。在低频段 panel configurations with simply supported and
clamped boundary conditions under normal inci-
STL 主要受边界条件与板的尺寸影响，所以差别不
dence
大。纵观整个频段，就总体隔声性能来看，UU 结构
隔声性能最优。 3.4 板尺寸的影响
从图 6 中还可以看出，简支边界条件不仅对 图7 中分别显示了在垂直入射下 AA、BB、BU、
AA、BB、BU 和 UU 结构在低频范围内的 STL 有影 UU四种结构不同尺寸(0.2 m×0.2 m、0.3 m×0.3 m、
响，对于中频和高频的 STL 都有明显的影响，但 0.5 m × 0.5 m 和无限大) 的 STL。从图 7 中可以看
是当频率超过 3000 Hz 后，固支和简支边界条件下 出，由于板尺寸与低频声波的波长相比不能被看成
STL基本一致。简支边界条件下，4种布局板结构第 无限大，所以除了低频以外，大尺寸的板的 STL 都
一个 “吻合频率” 都更靠近低频 50 Hz，对比固支边 能很好地近似无限大板的 STL。并且，随着板的尺
界条件，第一个吻合频率更靠近 100 Hz。对于 AA 寸的增加，无限大板与有限大板的传声损失差别逐
结构，简支边界条件隔声曲线中 “谷值” 明显减少， 渐变小。