一种吸隔声蜂窝夹层复合结构

allin2025-08-07  19


本发明涉及航空噪声控制,尤其涉及一种吸隔声蜂窝夹层复合结构。


背景技术:

1、低频噪声控制是工程控制领域的重要问题与难点。蜂窝夹层壁板结构作为一种承载部件具有重量轻、弯曲强度和刚度大及降噪能力等优点,常用于航空航天和船舶结构。蜂窝夹层壁板结构在中高频范围有较好的隔声效果,而在低频段隔声性能不足。提高壁板平均密度和厚度能增强低频隔声性能,但随之带来重量增加。如何在轻量化的要求下,提升蜂窝夹层壁板结构的低频隔声性能是具有重要的理论研究意义与工程应用价值。

2、薄膜声学超材料是一种基于人工设计进行周期排列的特殊结构,具有常规材料不具有的特性,如负质量密度、负弹性模量等,能够突破质量定律的限制,在低频段有着良好的隔声效果。薄膜声学超材料主要通过局部共振理论来实现对声波传导的调控,由固定在框架上的薄膜与粘附在薄膜中心的质量块构成局部单元,通过各个单元的局部共振来进行隔声。

3、亥姆霍兹单元是由一种封闭的共振腔和连接的颈管构成,当声音在共振腔中传播时,如果入射的声波频率与空腔内部振动频率相同时,就会发生共振现象。这种共振现象使得声音的能量被吸收并转化为热能,从而达到吸声效果。

4、目前蜂窝夹层壁板结构单独与薄膜或亥姆霍兹单元的复合形式隔声性能有限,具有一定的应用限制型。因此如何设计一种新型声学超材料蜂窝夹层壁板复合结构,提高隔声性能,对蜂窝夹层壁板结构的设计研究具有重要的理论研究意义。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷,提供一种吸隔声蜂窝夹层复合结构,拓宽隔声频段,提高在低频范围内的隔声效果。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:

3、一种吸隔声蜂窝夹层复合结构,由复合单胞平面阵列而成;

4、所述复合单胞呈正六棱柱状,包括上面板、第一蜂窝壁、质量块、薄膜、第二蜂窝壁和下面板;

5、所述上面板、薄膜、下面板为形状相同的正六边形,第一蜂窝壁、第二蜂窝壁为结构相同且上下开口的空心正六棱柱;上面板、第一蜂窝壁、薄膜、第二蜂窝壁、下面板依次同轴对应粘接固连;

6、所述质量块粘接固连在所述薄膜靠近上面板一侧的中心,用于和薄膜在声波激励下发生耦合共振,阻碍声波的传播;

7、所述上面板中心设有微穿孔。

8、作为本发明一种吸隔声蜂窝夹层复合结构进一步的优化方案,所述下面板中心也设有微穿孔。

9、作为本发明一种吸隔声蜂窝夹层复合结构进一步的优化方案,所述上面板、第一蜂窝壁、第二蜂窝壁、下面板采用环氧树脂、铝箔、纸质蜂窝材料中的任意一种制成。

10、作为本发明一种吸隔声蜂窝夹层复合结构进一步的优化方案,所述薄膜采用聚醚亚酰胺、聚乙烯、聚乙烯醇、尼龙中的任意一种制成。

11、作为本发明一种吸隔声蜂窝夹层复合结构进一步的优化方案,所述质量块采用铁、铝、铜、钢中的任意一种制成。

12、本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:

13、1. 本发明具有结构尺寸小、轻薄的优点,适用于对安装尺寸与附加重量有严苛要求的应用场景;

14、2. 通过穿孔与封闭空腔的耦合作用,结合薄膜声学超材料的局域共振及其耦合作用,可以有效提升复合结构的低频隔声性能;

15、3. 通过调整上面板上微穿孔的孔径大小、深度可以调整亥姆霍兹单元所决定的隔声波峰频率,通过调整质量块大小与高度、薄膜厚度可以调整声学超材料所决定的隔声波峰频率;

16、4. 微穿孔深度和薄膜厚度增加以及复合结构整体尺寸减小,会使有效隔声频带增大,隔声量降低;微穿孔直径和质量块高度增加,会使有效隔声频带减小,隔声量增加;

17、5. 在低频下具有良好的吸隔声性能,同时具有重量轻和高承载力的优点,在航空航天、船舶领域等低频隔声领域有着广泛的应用场景。



技术特征:

1.一种吸隔声蜂窝夹层复合结构,其特征在于,由复合单胞平面阵列而成;

2.根据权利要求1所述的吸隔声蜂窝夹层复合结构,其特征在于,所述下面板中心也设有微穿孔。

3.根据权利要求1所述的吸隔声蜂窝夹层复合结构,其特征在于,所述上面板、第一蜂窝壁、第二蜂窝壁、下面板采用环氧树脂、铝箔、纸质蜂窝材料中的任意一种制成。

4.根据权利要求1所述的吸隔声蜂窝夹层复合结构,其特征在于,所述薄膜采用聚醚亚酰胺、聚乙烯、聚乙烯醇、尼龙中的任意一种制成。

5.根据权利要求1所述的吸隔声蜂窝夹层复合结构,其特征在于,所述质量块采用铁、铝、铜、钢中的任意一种制成。


技术总结
本发明公开了一种吸隔声蜂窝夹层复合结构,由复合单胞平面阵列而成;复合单胞呈正六棱柱状,包括上面板、第一蜂窝壁、质量块、薄膜、第二蜂窝壁和下面板。本发明将亥姆霍兹单元的吸声效果与薄膜声学超材料的隔声效果及其耦合融合与蜂窝承力结构形成一种吸隔声蜂窝夹层复合结构,通过穿孔与封闭空腔的共振作用结合薄膜声学超材料的局域共振及其耦合作用,在低频下具有良好的吸隔声性能,同时具有重量轻和高承载力的优点,在航空航天、船舶领域低频吸隔声领域有着广泛的应用场景。

技术研发人员:甘亮,沈晓宇,卢京,宋来收
受保护的技术使用者:南京航空航天大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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