Page 45 - 《应用声学》2025年第2期

第 44 卷 第 2 期 王可等： 摆臂式薄膜型声学超材料隔声性能 305

ኄʷ៮ϙ(90 Hz) 113.5 Hz 164.4 Hz 198.7 Hz 199.8 Hz 311.9 Hz

325.2 Hz 341.0 Hz 342.1 Hz ࢏ϙ(360 Hz) 382.1 Hz 461.7 Hz

435.6 Hz 472.5 Hz 509.3 Hz 525.2 Hz 553.7 Hz ኄ̄៮ϙ (560 Hz)

图 6 M 1 模态
Fig. 6 M 1 mode

ኄʷ៮ϙ(100 Hz) 207 9 Hz ࢏ϙ(330 Hz) 371 5 Hz 375.0 Hz 383.9 Hz

402.4 Hz 461.6 Hz 478.8 Hz 696.7 Hz 721.8 Hz 728.2 Hz

745.6 Hz ኄ̄៮ϙ(750 Hz)

图 7 M 2 模态
Fig. 7 M 2 mode

M 1 在两谷值带宽内产生16个连续的反共振模 此时隔声效果较差。
式，且幅度较小，除去反共振模态图外，图中还包括
3.2 M 2 模态分析
谷值的模态图。这些反共振模式表现为十字型摆臂、
同样，M 2 的模态频率研究范围选择第一隔声
质量块之间的反向协调模式。在113.5 Hz、325.2 Hz、
谷和第二隔声谷之间，其模态图7所示。
341.0 Hz、342.1 Hz、382.1 Hz、461.7 Hz、472.5 Hz
M 2 在两谷值带宽内产生 12个连续的反共振模
表 现 为 质 量 块 之 间 的 反 向 振 动； 在 525.2 Hz、
式。在 207.9 Hz 表现为质量块之间的反向振动；在
553.7 Hz，表现为十字摆臂末端的反向振动；在
461.6 Hz、478.8 Hz 表现为十字摆臂末端的反向振
164.4 Hz、198.7 Hz、199.8 Hz、311.9 Hz、360 Hz、 动；在 330 Hz、371.5 Hz、375.0 Hz、402.4 Hz 表现
435.6 Hz、509.3 Hz 表现为十字摆臂和质量块之间 为十字摆臂和质量块之间的反向振动，在383.9 Hz、
的反向振动。在峰值 360 Hz 频率的振动模态下，质 696.7 Hz、721.8 Hz、728.2 Hz、745.6 Hz表现为薄膜
量块和摆臂的运动方向与周边薄膜位移方向相反 的振动。M 2 相比于 M 1 来说少了一部分振动模态，
并位移相互抵消，得到了较好的隔声效果。在其他 并且摆臂和质量块相关的特征频率振动模态大幅
反共振模式下，薄膜振动时具有极小位移，入射声 度减少，所以调整质量块与摆臂的分布方式，可以调
波反射与正向声波相互抵消，使得声波难以穿过 节结构的共振特性，从而影响薄膜的隔声性能。观
薄膜，得到较好的隔声效果。在两个谷值的共振模 察 M 1 与 M 2 的 STL 曲线可以发现，M 1 比 M 2 多一
态下，薄膜有较大的位移，声波可以轻易穿过薄膜， 个隔声峰，该隔声峰的出现是因为其摆臂和质量块