Page 39 - 《应用声学》2025年第2期
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第 44 卷 第 2 期                                                                       Vol. 44, No. 2
             2025 年 3 月                          Journal of Applied Acoustics                    March, 2025

             ⋄ 研究论文 ⋄



                           摆臂式薄膜型声学超材料隔声性能                                                   ∗




                                            王 可     1  熊潞锦      1   伍守豪     2†



                                                   (1 深圳大学   深圳   518060)
                                               (2 深圳清华大学研究院      深圳   518071)
                摘要：薄膜型声学超材料因其构造轻巧且具有良好的隔声效果而备受关注。受十字型摆臂式薄膜型声学超材
                料结构启发，该文通过改变摆臂结构和质量块分布，提出了 4 种不同的摆臂式结构：十字型摆臂末端外加四质
                量块、十字型摆臂式外加八质量块、米字型摆臂式外加四质量块以及米字型摆臂式外加八质量块。为比较不同
                结构的隔声性能，分析了薄膜声学超材料低频隔声机理，结合传声损失的计算公式，对不同结构进行了传声损
                失仿真分析。通过仿真模型得到的传声损失曲线发现，米字型摆臂外加八质量块的隔声性能在 4 种新模型中
                最佳。该文对比不同结构的模态图进行模态分析，分析了 5 种结构的多态反共振模式，得到米字型摆臂外加八
                质量块的模态最为丰富。通过合理设计结构和材料参数，就能在一定程度上改变反谐振模式，并将隔声量曲线
                带宽调整到所需的频率范围内。通过隔声实验验证了仿真方法的准确性。
                关键词：薄膜型声学超材料；摆臂式结构；隔声性能；模态分析
                中图法分类号: TU112.5           文献标识码: A          文章编号: 1000-310X(2025)02-0299-13
                DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2025.02.005


                The sound insulation performance of membrane-type acoustic metamaterials
                                                 with pendulum arm


                                       WANG Ke , XIONG Lujin and WU Shouhao       2
                                                                1
                                                 1
                                          (1 Shenzhen University, Shenzhen 518060, China)
                              (2 Research Institute of Tsinghua University in Shenzhen, Shenzhen 518071, China)

                 Abstract: Membrane-type acoustic metamaterials have attracted much attention because of their lightweight
                 structure and good sound insulation effect. Inspired by the membrane-type acoustic metamaterial structure
                 of the cross pendulum arm, four different pendulum arm structures are proposed by changing the pendulum
                 arm structure and mass distribution: cross type pendulum arm end plus four mass block, cross type pendulum
                 arm plus eight mass block, star-shaped pendulum arm plus four mass block and star-shaped pendulum
                 arm plus eight mass block. In order to compare the sound insulation performance of different structures,
                 the low-frequency sound insulation mechanism of membrane-type acoustic metamaterials is analyzed,
                 and the sound transmission loss of different structures is simulated according to the calculation formula.
                 Through the sound transmission loss curve obtained by the simulation model, it is found that the sound
                 insulation performance of the star-shaped pendulum arm plus the eight-mass block is the best among the four
                 new models. In this paper, modal analysis is carried out by comparing the modal graphs of different structures,


             2023-11-03 收稿; 2024-01-19 定稿
             ∗ 深圳市科技计划项目 (JSGG20200103094001790, CJGJZD20200617102802007), 深圳市重点项目 (KCXFZ20201221173413038),
             深圳市基础研究项目 (JCYJ20220809170611004)
             作者简介: 王可 (1977– ), 男, 广东深圳人, 博士, 硕士研究生导师, 研究方向: 光通信, 机器人。
             † 通信作者 E-mail: wushouhao@qq.com
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