蜂窩結(jié)構(gòu)與降噪的研究

蜂窩結(jié)構(gòu)與降噪的研究航空航天083614孫誠驍少呢?蜂窩結(jié)構(gòu)在我們的腦海中總是和數(shù)學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)、力學(xué)結(jié)合緊密獻(xiàn)我們又了解多少呢?它們的結(jié)合能否帶給我們可喜的效果,筆者將會在后面的文章中一—關(guān)鍵字：蜂窩結(jié)構(gòu)降噪隔聲量問題的提出筆者一直對于內(nèi)地幾家ktv的隔音效果有所詬病，經(jīng)過幾次在ktv包廂內(nèi)對于墻體,天花板和門的觀察和分析，推斷出了問題的癥結(jié)。首先，如果ktv是多層結(jié)構(gòu)的話，下層的天花板和上層的地板是聲波傳遞的主要路徑，因為往往ktv包廂內(nèi)墻體是使用了隔音結(jié)構(gòu)的，但是對于天花板和地板，考慮到需要掛一些燈飾，音響,或者是做嵌入式的點(diǎn)歌系統(tǒng),往往就不會使用隔音墻。這使得同意位置上下兩層之間的隔音效果受到了影響。你在自己包廂里仍然能聽見對面包廂的噪音。以上兩點(diǎn)就是我推斷總結(jié)的結(jié)果，那為什么會造成這種現(xiàn)象呢，我認(rèn)為在天花板和地板的問題成為了矛盾的主題，必須優(yōu)先考慮。而在房門設(shè)計上，由于隔音門較慮房門的美觀和價格，往往就會選擇那些看起來厚實，玻璃花紋美觀而價格也適中的房門。所以哪里沒有考慮隔音效果，噪音就會在哪里傳出來。那這樣一個困擾筆者的問題當(dāng)如何解決呢?正巧筆者在學(xué)習(xí)飛機(jī)裝配時發(fā)現(xiàn)了蜂窩結(jié)構(gòu)的介紹，蜂窩結(jié)構(gòu)的減震效果，結(jié)構(gòu)剛度和環(huán)保節(jié)能引起句話說就是減少震動的傳遞能量，而震動往往是因為波的傳構(gòu)能不能減少聲波的傳遞呢?在查閱了大量資料以后,筆者準(zhǔn)備對于蜂窩降噪作一個詳細(xì)的據(jù)有剛性、較高的穩(wěn)定性和絕熱、隔音及電絕緣性能。具有較高穩(wěn)定性。而中空的結(jié)構(gòu)也對減輕重量起到了很大空、航海、汽車、建筑、包裝等領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用。蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)形式有圓形、正六邊形、正方形等；材質(zhì)可以使鋁合金、芳綸紙、陶瓷、玻璃布等；蒙皮可采用纖維板、鋁合金板、玻璃板等。物理學(xué)定義：發(fā)生體做無規(guī)則振動時發(fā)出的聲音。噪音的產(chǎn)生大致可分為：機(jī)械沖擊、共振、磨擦產(chǎn)生的噪音,流場所產(chǎn)生的噪音，噪音的單位為分貝(dB)當(dāng)超過80分貝時，聲音就變成了令人不舒服的噪音，而超過105分貝時，聽力將受到永久性損害。噪音對人體的傷害不僅僅局限于聽力，由于它也是一種振動頻率，他能影響人的心血管功能和激素分泌功能，甚至對于心理也有很大的消極作用。更恐怖的是當(dāng)噪音達(dá)到190(dB)以上時，就能致人于死地。TonganWang,VlardimirS.Sokolinsky,ShankarRajaram,StevenR.Nutt在他們的透射聲能之差，是反映材料隔聲效果的重要參數(shù))。均勻排列的蜂窩結(jié)構(gòu)和各向同性的芯子驗數(shù)據(jù)的對比給出了較好的模型，并給出了連接件的強(qiáng)度計算公式。M.J.Jacobson考慮聲疲勞時蜂窩夾層板的設(shè)計。Ferdinand.W.Grosveld對蜂窩夾層板在應(yīng)用Analysis)進(jìn)行了實驗，并在應(yīng)用聲學(xué)(AppliedAcoustic)上發(fā)表了文章。Pe(kg/m3)P*(kg/m2Ge(×10?Nm-2)E《×10°Nm2ANomexBNomexNomexKevlarGNomexNomex0.004HKevlar0.004SSS-2Nomex0.004文中指出蜂窩結(jié)構(gòu)的波速特性和聲能穿透損耗量有密切的關(guān)系。他們的實驗現(xiàn)象是：1.芯子密度越大，穿透損耗量(transmissionloss)越??；芯子密度越小，穿透2.Kevlar芯(高剪切模量)的穿透損耗量比Nomex芯的要多4.蜂窩胞元的數(shù)量對于穿透損耗量影響也不明顯芯子的剪切模量(shearmodulus)對于波速的影響最大，而胞元的大小對波速和穿透運(yùn)用了ANSYS軟件建立了蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的基本聲學(xué)研究模型,根據(jù)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的幾何特顧志武分析了四種不同的的因素對于蜂窩結(jié)構(gòu)隔聲量的影響。即面板厚度，芯材厚度，蜂窩結(jié)構(gòu)高度以及蜂窩六邊形邊長。所得出的實驗結(jié)果數(shù)據(jù)如下：暗實算聲建(變五箱)姓黃理聲重(重芯材庫里)薄度城厚度地于一房度城藥一薄理 雪指革批)雪接宣偏聲重(案基度!排變細(xì)要算(考專管)+和票)由這些結(jié)果我們可以看出四個變量對于隔聲量的影響效果。(1)比如芯彩材料厚度對蜂窩結(jié)構(gòu)隔聲量的影響并不很大。(2)當(dāng)芯材結(jié)構(gòu)的高度增加，兩面板的距離增加，隔聲彎力,很明顯在低頻率的時候,結(jié)構(gòu)隔聲量的提高,是受到結(jié)構(gòu)本身特性的影由于筆者能力有限,不可能在本學(xué)期就做成實驗成果記錄實驗數(shù)據(jù)，所以只有借鑒前人方法在此基礎(chǔ)上制定我的研究方法和過程。通過對于隔音和蜂窩降噪機(jī)理的介紹,我們已經(jīng)知道要研究一種結(jié)構(gòu)的隔音效果就是要對隔聲結(jié)構(gòu)TL的研究，先后共出現(xiàn)過4種主要方法，即波傳遞法(WaveAnalysis而從當(dāng)前現(xiàn)狀看來最適合筆者使用的方法就是數(shù)值分析法,數(shù)值分析法也可以叫做有限元法和邊界元法，已成功地應(yīng)用于流固耦合振動問題的求解，理論上對于隔聲問題也是適用的，用數(shù)值分析法求TL問題最突出的優(yōu)點(diǎn)是不受隔聲結(jié)構(gòu)的幾何形狀和材料性質(zhì)限制，并且還可以求解非線性問題。然而，如果求解精度所要求的有限精密，那么計算機(jī)的計算能力將受到cpu的處理速度的限制。有限元軟件的入門使用在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中已經(jīng)有所涉及，所用的是COMSOL公司的COMSOLMultiphysics,在預(yù)設(shè)置界面中我們可以看到有聲學(xué)模塊，在網(wǎng)上搜索了該模塊所能求解的問題范圍，其中就包括了“降噪措施-聲障，結(jié)構(gòu)材料，隔音板的設(shè)計。證明了該軟件可以解決蜂窩隔聲問題之后，筆者參看了一些案例教學(xué)，總結(jié)了以下實驗計算步驟。1.設(shè)定蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的幾何特征參數(shù)，材料屬性2.運(yùn)用COMSOL軟件建立蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的基本聲學(xué)研究模型6.施加邊界條件和載荷確性,不同的人不同的劃分方法就存在著優(yōu)劣高下之分，其次是聲場模型的建立，由于筆者例的參考，應(yīng)該也不難完成。而最難的難點(diǎn)是施加邊界條件和載荷。需要有相當(dāng)?shù)睦碚摶A(chǔ)操作過程中定會遇到各種各樣的問題,那只有待筆者具有更高學(xué)術(shù)水平之隔音效果好。通過實驗證明了，厚度90mm的紙蜂窩輕質(zhì)墻板墻體使用的隔音性能指標(biāo)與加有效使用面積3%~5%,增大建筑物內(nèi)部空間，提高得房率；同時紙蜂窩輕質(zhì)復(fù)合板材特綜合功能,且結(jié)構(gòu)工藝簡單,因此具有很好的應(yīng)用前景。實驗結(jié)果表明，單段蜂窩陶對高頻區(qū)的降噪效果為5%~13%,隨著摩托車，汽車等機(jī)動車輛的迅速增加，排氣污染與排氣噪進(jìn)和優(yōu)秀的設(shè)計,如果一個房門才用鋁蜂窩結(jié)構(gòu)那么他將會擁有輕質(zhì)高強(qiáng)環(huán)保節(jié)約等優(yōu)勢。頻率范圍在100到1000赫茲左右，而在這一范圍內(nèi)，蜂窩結(jié)構(gòu)的隔聲量始終保持在20db以上，對于ktv行業(yè)50分貝的標(biāo)準(zhǔn)來說，是一個相當(dāng)可觀的隔音效果。那么它的價格是否可以接受呢?筆者在網(wǎng)上進(jìn)行了查詢發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上專門供應(yīng)ktv包房門的商家給出的價格從500到2000不等，找到其中與內(nèi)地ktv相似的房門售價在1400左右，而鋁蜂窩門售價大約也在1200元，所以可以嘗試使用鋁蜂窩門來代替原有的包廂門。但是具體應(yīng)用結(jié)果需要實踐對于蜂窩結(jié)構(gòu)的展望可以分為兩個部分,第一是對于蜂窩結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，另一個就是應(yīng)用結(jié)構(gòu)可以充滿孔洞呢?筆者想到了泡沫塑料,如果在蜂窩結(jié)構(gòu)中填入泡沫塑料,既不會明顯結(jié)果令人喜悅。那么這樣的結(jié)果是否會在今后廣泛運(yùn)用呢?可以肯定的是它的前景是相當(dāng)美用到蜂窩結(jié)構(gòu)呢?筆者有以下想法：1.可以運(yùn)用在洗衣機(jī)，空調(diào)等家用電器的外殼制作上，可有效減少震動和降低噪音2.高架橋的隔音，現(xiàn)在高架運(yùn)輸量越來越大，過去的隔音帶顯得也沒有那么神奇了，是否可以使用新結(jié)構(gòu)隔音板來提高隔音效果是值得研究的3蜂窩玻璃的新型玻璃，這個問題是接著上面問題的深入討論，如果能把蜂窩結(jié)構(gòu)運(yùn)用在玻璃制造上，那么除了隔音板之外，住戶的玻璃窗也能起到很好的隔音效果的話，就能更全面的看待蜂窩結(jié)構(gòu),并不只從它的輕質(zhì)高強(qiáng)等方面去分析它的性能，而是能更完善地利1)TonganWang,VlardimirS.Sokolinsky,ShankarRajaram,StevenAssessmentofsandwichmodelsforthepredictionofsoundtransmissionlossinunidirectionalsandwichpanels.AppliedAcoustics66(2005)245-262honeycombsandwichpanelsusingstatisticalenergyanalysesandtheoreticalandmeasureddynamicproperties.JournalofSoundandVibration329(2010)experimentalapproach.AppliedAcoustics71(2010)115-1194)C.F.Ng,C.K.hui.LowfrequencysoundinsulatiohoneycombpanelsAppliedAcoustics69(2008)293-3015)HuangWen-chao,honeycombsandwichpanels.AppliedAcoustics,Vol.pp.163-17719986)劉培臣使用合金蜂窩體制造的寬頻帶消聲器[N]北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報1994年12月第20卷第四期7)鐘祥璋紙蜂窩吸聲體在壓縮機(jī)房內(nèi)降噪的應(yīng)用[J];聲學(xué)技術(shù)；1985年02期8)王海軍降低發(fā)動機(jī)排氣噪聲的新型材料——蜂窩陶瓷[J].汽車工藝與材料，9)趙文華郭秀榮劉德彰新型熱動力排氣消聲結(jié)構(gòu)_蜂窩陶的流阻與降噪實驗研究[J]能源研究與利用1996年06期10)張建林金屬蜂窩板片結(jié)構(gòu)體系的理論分析及應(yīng)用研究[D]東南大學(xué)2005年11)楊小俊蘭青山新型紙蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合板及其應(yīng)