一种贴附型微穿孔薄板声学超材料制造技术

本发明专利技术提供了一种贴附型微穿孔薄板声学超材料，包括声学超材料单元和支撑框架，所述声学超材料单元包括一个微穿孔薄板和设于薄板中心区域上侧的一个环形质量块，薄板中心区域的微穿孔和环形质量块的中心孔对齐且直径相同，支撑框架设于薄板外边缘区域上侧起固定作用。本发明专利技术制作和安装简单，可直接贴附在辐射结构表面，用于抑制结构的弯曲振动和声辐射，在保证通风性能的情况下，通过结构设计可有效降低辐射结构的固有频率以及阻止特定频段噪声的传播，具有广泛的工程应用前景。具有广泛的工程应用前景。具有广泛的工程应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种贴附型微穿孔薄板声学超材料


[0001]本专利技术涉及振动与噪声控制
，尤其涉及一种贴附型微穿孔薄板声学超材料。

技术介绍

[0002]随着工业制造、建筑建材、交通运输等领域的快速发展，对健康无害的声学环境的需求越来越迫切。和中高频噪声不同，低频噪声对应的声波的波长大、传递能力强，难以被传统的吸声材料和隔声技术有效控制，因而低频噪声的控制技术成为声学研究领域的一大热点。
[0003]突破质量密度定律限制的声学超材料，作为一种人工设计的材料，和天然材料有着明显的区别，尺度仅为亚波长或更小，在低频下具有超常的物理特性，如负等效质量密度、负等效体积模量等，其出现为低频噪声的控制问题提供了新的思路。薄膜型声学超材料是一种典型的声学超材料，在特定频率能够近乎实现对声波的全反射，但其存在安装繁琐、薄膜预应力施加困难、使用时易损坏等特点。即使是为了克服薄膜对噪声控制带来的负面影响而衍生出的薄板型声学超材料，也未能摆脱低频下仅对单一工作频率附近极窄频带的噪声有效和通风性能差的缺陷，这大大限制了声学超材料在工程实际中的应用。
[0004]因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种贴附型微穿孔薄板声学超材料，可直接贴附在辐射结构表面，在保证通风性能的情况下，通过结构的合理设计提高薄板声学超材料的隔声性能，以解决现有技术的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种贴附型微穿孔薄板声学超材料，包括声学超材料单元和支撑框架，声学超材料单元包括一个微穿孔薄板和设于微穿孔薄板上侧的环形质量块，微穿孔薄板中心区域的微穿孔和环形质量块的中心孔连通,支撑框架固定于微穿孔薄板的边缘，环形质量块的外围尺寸小于支撑框架的内侧尺寸，高度小于支撑框架的高度，微穿孔薄板、环形质量块和支撑框架围成一个有开口的空腔。
[0007]在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：进一步的，微穿孔薄板中心区域的微穿孔和环形质量块的中心孔直径相同，环形质量块与微穿孔薄板通过粘接固定。
[0008]进一步的，微穿孔薄板厚度为0.1~0.2 mm，直径为20~40 mm，微穿孔的直径为1~2 mm。
[0009]进一步的，环形质量块外径为4~10 mm，高度为8~20 mm。
[0010]进一步的，支撑框架厚度为1~2 mm，高度为25~55 mm。
[0011]进一步的，微穿孔薄板和支撑框架为树脂材料或尼龙材料，密度为1050~1400 kg/
m3，杨氏模量为0.6~4 GPa，泊松比为0.28~0.44。
[0012]进一步的，环形质量块为铜或钢或铁材料制作。
[0013]进一步的，环形质量块的横截面形状为圆形或正方形或六边形。
[0014]进一步的，微穿孔薄板的形状和支撑框架的横截面形状为圆形或正方形或六边形。
[0015]本专利技术有益效果在于：1、本专利技术在50~500 Hz的低频范围内存在两个隔声峰，且隔声峰值处的声传输损失较先前均增加了15dB以上，可以有效阻止复数特定低频噪声的传播；2、本专利技术尺寸小，结构简单，安装简便，通过改变微穿孔薄板、环形质量块和支撑框架的材料、厚度和尺寸等参数可以改变整体结构的声学性能，适应不同场合下的要求。
[0016]3、微穿孔通道有效保证了结构的通风性能。
[0017]综上所述，本专利技术贴附型微穿孔薄板声学超材料，可用于抑制辐射结构的振动和声辐射，通过结构的设计在保留通风能力的基础上提升阻止复数特定低频噪声传播的能力，具有广泛的工程应用前景。
附图说明
[0018]图1为本专利技术贴附型微穿孔薄板声学超材料的结构示意图；图2为本专利技术贴附型微穿孔薄板声学超材料的俯视图和中心截面图；图3为本专利技术贴附型微穿孔薄板声学超材料安装前后实施例1的声传输损失曲线图；图4为本专利技术贴附型微穿孔薄板声学超材料安装前后实施例2的声传输损失曲线图。
[0019]其中：1
‑
微穿孔薄板、2
‑
环形质量块、3
‑
支撑框架。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0021]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0022]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0023]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0024]本专利技术提供了一种贴附型微穿孔薄板声学超材料，采用树脂或尼龙材料组成微穿
孔薄板，其外边缘区域上侧对齐安装树脂或尼龙材料组成的支撑框架，其中心区域上侧安装金属材料制成的环形质量块，最终形成的结构贴附在辐射结构上相较于相同厚度的隔板材料，对于复数特定频段噪声的控制效果得到了大幅度的提高。并且所形成的结构具有可通风的性质，从而实现了一种既能通风，又具有低频隔声效果的贴附型微穿孔薄板声学超材料。
[0025]本专利技术的贴附型微穿孔薄板声学超材料可以在50~500 Hz范围内实现复数特定频段内具有良好的隔声效果，相对于相同厚度的传统隔声材料，隔声性能得到了大幅度提升。原因在于声波引起微穿孔薄板和环形质量块的剧烈振动，声能在结构振动的过程中通过摩擦转化成热能等其他形式的能量而损耗，由于微穿孔的引入，微穿孔通道内的空气柱受到声波激发产生与微穿孔薄板和环形质量块相位相反的振动，该反共振有效抑制支撑框架和辐射结构的振动，从而阻碍声波的进一步传播，并产生了一个额外的隔声峰，从而有效提高低频范围内的隔声性能。由于贴附型微穿孔薄板声学超材料的整体模态和局部模态间的耦合效应，新增的隔声峰附近的高隔声频带较先前更宽，进一步削弱了辐射结构的声辐射能力。另外，当辐射结构表面存在通风孔时，空气仍可经由通风孔进入支撑框架、微穿孔薄板和辐射结构围成的空腔内，并穿过微穿孔通道进入另一侧，保证了良好的通风效果。
[0026]如图1和图2，本专利技术提供的一种贴附型微穿孔薄板声学超材料，包括微穿孔薄板1、设于所述微穿孔薄板1中心区域上侧的环形质量块2以及设于微穿孔薄板1外边缘区域上侧的支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贴附型微穿孔薄板声学超材料，其特征在于，包括声学超材料单元和支撑框架(3)，所述的声学超材料单元包括一个微穿孔薄板(1)和设于微穿孔薄板(1)上侧的环形质量块(2)，所述的微穿孔薄板(1)中心区域的微穿孔和环形质量块(2)的中心孔连通,所述的支撑框架(3)固定于微穿孔薄板(1)的边缘，所述的环形质量块(2)的外围尺寸小于支撑框架(3)的内侧尺寸，所述的环形质量块(2)的高度小于支撑框架(3)的高度，所述的微穿孔薄板(1)、环形质量块(2)和支撑框架(3)围成一个有开口的空腔。2.根据权利要求1所述的一种贴附型微穿孔薄板声学超材料，其特征在于，所述的微穿孔薄板(1)中心区域的微穿孔和环形质量块(2)的中心孔直径相同，所述的环形质量块(2)与微穿孔薄板(1)通过粘接固定。3.根据权利要求1所述的一种贴附型微穿孔薄板声学超材料，其特征在于，所述的微穿孔薄板(1)厚度为0.1~0.2 mm，直径为20~40 mm，微穿孔的直径为1~2 mm。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈承，杨莎莎，
申请(专利权)人：橙易声学科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：