薄鋁板敷設(shè)阻尼層聲學(xué)性能研究

1、薄鋁板敷設(shè)阻尼層聲學(xué)性能研究薄鋁板敷設(shè)阻尼層聲學(xué)性能研究1引言阻尼減振降噪已廣泛應(yīng)用于諸如航空航天、機(jī)械、船舶、軌道交通及家用電器等領(lǐng)域，以到達(dá)構(gòu)造減少傳遞振動(dòng)與聲輻射的才能。針對(duì)軌道列車，車體和內(nèi)飾局部有眾多的板件構(gòu)造，由于輕量化和車內(nèi)空間的限制，并不能無(wú)限的增加板件的厚度。為了增加板件的隔聲性能，降低其聲輻射，采取在板件外表敷設(shè)阻尼層。2自由阻尼外表阻尼處理可分為自由阻尼處理和約束阻尼處理兩大類。與約束阻尼相比，自由阻尼處理更加簡(jiǎn)捷，而且工程化程度高。自由阻尼處理是將一層一定厚度的粘彈性阻尼材料敷貼與構(gòu)造外表，由于粘彈性阻尼層外側(cè)外表處于自由狀態(tài)，稱這一阻尼層位自由阻尼層。當(dāng)構(gòu)造發(fā)生振動(dòng)時(shí)

2、，阻尼層隨之一起振動(dòng)，從而阻尼層內(nèi)部產(chǎn)生拉壓變形。本文主要研究敷設(shè)自由阻尼層薄鋁板構(gòu)造。3試驗(yàn)與仿真分析自由阻尼處理技術(shù)通過(guò)進(jìn)步構(gòu)造阻尼，可以有效抑制共振，是解決工程中振動(dòng)和噪聲非常有效的技術(shù)，尤其適用于薄板構(gòu)造的減振降噪。本文研究的數(shù)學(xué)模型如圖2所示：自由阻尼層敷設(shè)在鋁板的一側(cè)。板的幾何尺寸及材料特性為：板長(zhǎng)、寬為13001000，板厚為4，彈性模量7104GPa，密度2700kg/3，泊松比0.3，阻尼材料密度1400kg/3，彈性模量100GPa，泊松比0.3，阻尼層的厚度選為1、3、6。通過(guò)仿真、試驗(yàn)兩種方法，研究敷設(shè)阻尼鋁板的聲振性能。劃分單元時(shí)，將阻尼層和基體層看成一個(gè)整體，這能更

3、好地表達(dá)出阻尼構(gòu)造層之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。3.1聲學(xué)性能3.1.1隔聲性能采用混響室法進(jìn)展隔聲量測(cè)試，Vane聲學(xué)仿真軟件進(jìn)展聲學(xué)計(jì)算，與測(cè)試結(jié)果進(jìn)展比照，分析不同阻尼厚度對(duì)構(gòu)造隔聲性能的影響，結(jié)果如圖3、圖4所示。從圖3可知，敷設(shè)阻尼層后，隔聲量有了較大的進(jìn)步，由于敷設(shè)阻尼層可以減小共振振幅，進(jìn)步阻尼控制區(qū)的隔聲量。此外，在進(jìn)步構(gòu)造的隔聲才能上，阻尼層可以有效地抑制板的共振頻率和吻合頻率處的隔聲低谷，進(jìn)步隔聲量。但是現(xiàn)象不是很明顯，這是因?yàn)榫蛷椥阅Ａ慷裕枘岵牧媳冉饘侔逍讉€(gè)數(shù)量級(jí)，從而吻合頻率的變化甚小，當(dāng)然增加阻尼層的厚度，對(duì)改善隔聲低谷是有利的，這是因?yàn)闃?gòu)造的阻尼損耗因子增加所致。從圖4中

4、可以看出，敷設(shè)阻尼層隔聲量的測(cè)試與仿真曲線在中高頻段根本一致，但是在125Hz以下的低頻段，兩者的差異比擬明顯，因?yàn)檫@是共振頻率控制的區(qū)域，并且影響因素也比擬多，進(jìn)而造成測(cè)試與仿真有一定的偏向。此外，這些頻段產(chǎn)生的聲透射效應(yīng)，使隔聲曲線中的形成假設(shè)干低谷和起伏。3.1.2輻射聲功率構(gòu)造的輻射噪聲取決于構(gòu)造外表的振動(dòng)以及構(gòu)造轉(zhuǎn)移振動(dòng)能到其周圍介質(zhì)中去的才能。為了衡量構(gòu)造的聲輻射才能，降低振動(dòng)構(gòu)造外表所產(chǎn)生的聲輻射，有必要獲得振動(dòng)構(gòu)造外表的輻射聲功率。圖5為仿真計(jì)算所得的輻射聲功率級(jí)隨頻率變化的曲線，從圖中可以看出，就整體而言，三條曲線的趨勢(shì)根本一樣，隨著阻尼厚度的增加，輻射聲功率級(jí)降低了。板構(gòu)造

5、的輻射聲功率值與構(gòu)造的固有頻率和鼓勵(lì)頻率相關(guān)。在共振區(qū)內(nèi)，假如構(gòu)造有較強(qiáng)的位移響應(yīng)，就會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的聲輻射。通過(guò)噪聲輻射聲功率公式也可知，由于聲功率與均方速度成正比，所以振動(dòng)振幅的減小可降低構(gòu)造輻射噪聲。3.2振動(dòng)性能分析構(gòu)造聲學(xué)性能的優(yōu)良與否取決于構(gòu)造本身的動(dòng)態(tài)性能，研究構(gòu)造的動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以更好地分析構(gòu)造的聲學(xué)特性。為此進(jìn)展諧響應(yīng)分析，定義的約束條件是板四周六個(gè)自由度全約束，鼓勵(lì)力為1N的隨機(jī)力。本文計(jì)算了板中心處一點(diǎn)在0200Hz內(nèi)的響應(yīng)。響應(yīng)曲線如圖6、圖7所示。從圖中可知，經(jīng)過(guò)阻尼處理，板的振動(dòng)幅值明顯降低。結(jié)合隔聲曲線可知，隔聲量低谷處于板構(gòu)造的模本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理態(tài)頻率附近，通過(guò)阻尼處理，構(gòu)造模態(tài)基頻前移，低頻隔聲低谷作相應(yīng)挪動(dòng)，同時(shí)進(jìn)步了隔聲量。說(shuō)明板件敷設(shè)阻尼層，可以有效地優(yōu)化構(gòu)造的聲學(xué)性能。4結(jié)論從上述結(jié)果可知，鋁板外表敷設(shè)阻尼材料對(duì)抑制構(gòu)造振動(dòng)及聲輻射有明顯的作用；同時(shí)，敷設(shè)阻尼可以抑制