Page 202 - 《应用声学》2023年第3期

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从总值上看，二者相差 1.6 dB；从曲线上看，实测辐 增速在逐渐变小，实际上表明了密度的增加对于隔
射声功率在 60∼70 dB 之间，并在 315 Hz 达到峰值 声量提升的贡献在逐渐降低。由图 4(b) 可以看出：
68.7 dB。由于夹芯板四周和洞口工装之间的安装 随着芯材孔隙率的减小，辐射声功率相应的呈下降
条件较为复杂，并非理想的自由边界，其难以在模型 趋势，以中低频的降幅更加明显，而高频的降幅稍
中实现精确的模拟，而边界条件对于振动的影响较 小；另一方面，随着孔隙率的降低，其对于辐射声功
大，因此预测值与实验值在个别频段内有3 dB 左右 率的影响也会逐渐减小，降幅逐渐减小。辐射声功
的差距。然而预测与实测曲线的变化趋势总体上仍 率主要受材料阻尼的影响，当孔隙率减小，即密度提
较为接近，因此可判断该预测模型是有效的，可用于 高时，阻尼也随之提高，辐射声功率随之降低。
声辐射特性的进一步研究。
2.2 芯皮厚度比的影响
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选取橡胶泡棉密度为 240 kg/m ，铝蒙皮厚度
2 声学特性参数分析及优化
为 2 mm 不变，探究橡胶泡棉芯材与铝蒙皮的厚度
利用所建立的模型，对不同参数下橡胶泡棉夹 比对夹芯板声振特性的影响。预设芯皮厚度比分别
芯板的声振特性进行预测。在实际工程中，在材质 为4 : 1、5 : 1、6 : 1、7 : 1、8 : 1，对应的橡胶泡棉厚度
不变的前提下，通常评估结构成型时的芯材孔隙率 为 8 mm、10 mm、12 mm、14 mm、16 mm。隔声量
与芯皮厚度比对于夹芯板声振特性的影响。 与声辐射预测结果见图5。
由图5(a)可以看出：随着芯皮厚度比的提高，橡
2.1 芯材孔隙率的影响 胶泡棉夹芯板隔声量呈略微上升趋势，仅在 250 Hz
在橡胶泡棉厚度为10 mm、弹性模量为3 GPa、 以下和1600 Hz以上的提高量稍明显。总体而言，厚
泊松比为 0.2 的情况，仅改变橡胶泡棉孔隙率，对橡 度比的改变对橡胶泡棉夹芯板隔声量的影响较小，
胶泡棉夹芯板的声学特性进行预测。预设橡胶泡棉 通过增加芯材厚度来提高整体隔声水平的方法的
孔隙率分别为83%、67%、50%、33%、17%；对应橡胶 效费比偏低。由图 5(b) 可以看出：随着芯皮厚度比
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泡棉的密度为 120 kg/m 、240 kg/m 、360 kg/m 、 的提高，橡胶泡棉夹芯板的辐射声功率相应降低，其
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480 kg/m 、600 kg/m 。隔声量预测结果与声辐射 在 160 Hz 以下的低频降幅不明显，而在 200 Hz 及
预测结果见图4。 315 Hz以上的高频降幅较为明显。这主要缘于芯皮
由图 4(a) 可以看出：随着芯材孔隙率的减小， 厚度比的增加会导致材料的阻尼提高，从而使得辐
其密度在逐渐增加，总体隔声水平提升较为明显。 射声功率随之降低。另一方面，当芯皮厚度比持续
另一方面，随着芯材孔隙率的减小，各频率隔声量的 增加时，也可见声辐射功率的降幅在减小。

60 75
55
50
70
45
ᬦܦ᧚/dB 40 ܦҪဋጟ/dB 65

35
30 83% R w =39.5 dB 83% Overall=79.3 dB
67% R w =40.3 dB
67% Overall=78.6 dB
25 50% R w =41.1 dB 60 50% Overall=77.7 dB
33% R w =41.8 dB 33% Overall=77.0 dB
20
17% R w =42.4 dB 17% Overall=76.4 dB
15 55
100 200 400 800 1600 3150 100 200 400 800 1600 3150
1/3φᮠሮ˗ॷᮠဋ/Hz 1/3φᮠဋ˗ॷᮠဋ/Hz
(a) ᬦܦ᧚ (b) ᣣ࠱ܦҪဋ
图 4 孔隙率对橡胶泡棉夹芯板隔声量与辐射声功率的影响
Fig. 4 Effect of porosity on sound insulation and radiated sound power of rubber foam sandwich panel