Page 126 - 《应用声学》2020年第6期

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3.3 设计目标 (1) 两者适用的频率范围不同；(2) 两者使用了不同
为了找出主要影响参数，本文首先对可能影响 的记权值。此评价方法结合Tokita阈值提出的记权
隔声门低频段隔声性能的参数进行参数关联性分 值可更好地评价结构的低频段隔声效果，Tokita 阈
析。在进行关联性分析及后续的优化设计之前，需 值考虑了低频噪声对人体的干扰特点，提出人体对
要首先确定设计目标。已有研究表明：评价低频成
不同频率下噪声的敏感度不同，已被证实可以较好
分占主导或低频声压级较高的噪声时，A 记权声压
地表征人对低频噪声的主观感受 [15] 。本文使用的
级、响度等常用指标的评价结果并不准确。因此，
记权值如表 2 所示，使用此记权值可得到隔声门的
如何建立一个准确的低频段噪声评价方法，仍是目
Tokita记权有效隔声量。
前学者们努力的方向。本文基于一种建筑结构低
频有效隔声量评价方法 (Tokita 记权有效隔声量)， 结合以上记权值和 Tokita 记权有效隔声量的
对模型的计算结果进行分析和评价 [14] 。此方法与 确定方法可以计算得到本文的设计目标，具体方法
ASTM E413-10 中的评价方法类似，主要区别如下： 可查阅参考文献[15]。

表 2 Tokita 记权值
Table 2 Reference sound insulation contours for calculation of weighted sound transmission loss

频率/Hz 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250
记权值/dB −17 −10 −3 4 0 −3 −7 −3 0 4 2 0

3.4 输入参数与设计目标的关联性 无法直接输出上述设计目标 (Tokita 记权有效隔声

本文考虑的参数一共有 15 个，用 P1 到 P15 来 量)，本文通过编程实现了 Tokita 记权有效隔声量
表示所有参数。其中P1为质量块宽度；P2为质量块 的输出和参数化。参数化完成后，首先在优化设计
长度；P3 为质量块高度；P4为质量块与靠近接收室 模块中完成参数的关联性分析。进行参数关联性
一侧阻尼板的距离；P5为质量块与侧板的距离；P6、 分析的主要目的是剔除次要影响参数，本文的设计
P7 和 P8 为各个质量块之间在 x 方向的距离；P9 为 参数很多，采用直接有限元计算的方法进行优化设
最底层质量块与玻璃棉底端的距离；P10 和 P11 为 计耗时太长，因此后续进行优化设计时采用了响应
各个质量块之间在 y 方向的距离；P12 为质量块密
P8
度；P13 为质量块杨氏模量；P14 为质量块泊松比；
P15为 Tokita 记权有效隔声量。其中所有质量块的
尺寸都相同且第二层和第三层的质量块的位置由
P4 P7
第一层质量块平移得到，这样可以进一步减少变量 P11
数目，上述各参数见图6。其中各输入参数的取值范 P6 P3
围见表3，所有参数的单位均为国际单位制SI。 P1 P2 P10
确定设计参数后，在ANSYS DesignModeler中 x y P9
P5
参数化所有几何参数，即 P1、P2、P3、P4、P5、P6、 z x
P7、P8、P9、P10 和 P11；在工程数据面板中参数化 图 6 用于参数关联性分析的参数示意图
材料参数，即P12、P13和P14。由于ANSYS在声学 Fig. 6 Parameters used to do the parameter cor-
分析中只提供了一些常见声学结果的后处理工具， relation study

表 3 各输入参数的取值范围
Table 3 Ranges of input parameters

参数 P1/cm P2/cm P3/cm P4/cm P5/cm P6、P7、P8/cm P9/cm P10、P11/cm P12/(kg·m −3 ) P13/Pa P14
取值
9
1 ∼ 4.8 1.2 ∼ 10 2 ∼ 15 0.5∼3.9 0.5∼40 0.5∼16 4∼65 0.5∼48.5 690∼7860 2×10 ∼2 ×10 11 0.2∼0.49
范围