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基于微观结构简化单元模型的微孔泡沫材料吸声行为研究被引量：1: 2021年; 针对微孔泡沫材料的吸声系数通过其微观结构尺寸难以定量预测的难题,提出利用微孔泡沫铝的电镜扫描技术建立微孔泡沫铝微观结构的简化单元模型。利用该模型模拟微孔泡沫铝微观结构的拓扑结构,可以建立单元拓扑特征与关键的非声学参数包括静态流阻、黏性特征长度、热特征长度、曲折系数等之间的关系。在简化单元模型的基础上引入开孔率,明确了微孔泡沫材料的孔隙率和曲折度之间的关系,提高了预测微孔泡沫铝吸声系数的准确度。采用B-K阻抗管测量微孔泡沫铝试件的吸声系数,实验测量结果和理论预测结果一致。研究过程中制备的厚度小于30 mm的微孔泡沫铝试件在1100~6500 Hz频段内实现了平均吸声系数达0.8的宽频高效吸声。该研究工作可为设计、优化和制备具有更好吸声性能的微孔泡沫材料提供一定的参考。; 张钧哲陈天宁朱建刘志骁; 关键词：微孔泡沫吸声性能宽频

对称型一维径向声子晶体盘低频带隙特性研究: 针对机械结构低频振动和噪声的控制问题,基于声子晶体的局域共振机理,提出了一种对称型一维径向声子晶体盘结构,并结合有限元法对结构的带隙特征进行了分析研究。结果表明:在钢基体条件下,该径向声子晶体结构能够在低频段获得较宽带隙...; 包凯陈天宁王小鹏姜萍; 关键词：振动控制; 文献传递

两边支撑声学超材料板的低频宽带隔声性能研究被引量：5: 2020年; 以电力变压器低频隔声为应用背景,提出了一种结构简单轻质的局域共振声学超材料板,它由在两边支撑框架上紧密粘贴高分子聚合物薄板制成,相比四边支撑超材料板,其具有更加优越的低频隔声能力。在声波垂直入射条件下,采用有限元仿真对其隔声特性进行研究,结果表明在248 Hz处出现了一个明显的隔声峰,隔声量达到了31 dB。为拓宽低频隔声频带,在超材料板上布置质量块,仿真结果表明在152~560 Hz范围内出现了三个密集的隔声峰,最高隔声量达26 dB,从而一定程度上实现宽频隔声效果;同时在120 Hz处出现了一个隔声量为18 dB的隔声峰。最后搭建了基于小型箱体的隔声实验平台,可以发现实验测试结果与仿真结果具有较好的一致性,从而验证了轻质声学超材料板良好的低频宽带隔声性能,说明了两边支撑声学超材料板具有广阔的工程化应用前景。; 张嵩阳陈勇勇王广周王磊磊王小鹏

吸声棉对声子晶体禁带特性的影响: 2013年; 将声波高吸收材料引入声子晶体,设计并制备了一种由填充吸声棉的开缝钢管阵列形成的新型环形声子晶体结构;研究了吸声棉的声波高吸收性能对声子晶体禁带特性的影响。实验测试了该声子晶体对声波的透射系数,作为对比,测试了在钢管内部不填充吸声棉时的透射系数;建立了含有吸声棉的声子晶体有限元模型,采用有限元法仿真计算了该结构声子晶体的禁带特性;通过改变散射体中吸声棉的比重,研究了吸声棉曝光度对禁带的影响规律。理论和实验结果表明:将吸声材料引入散射体内部,材料的吸声特性并不会对禁带产生不利影响;而禁带外的声波则由于受到吸声材料的强烈吸收,表现出较低的透射系数,从而可使声子晶体在整个测试频段表现出优良的降噪特性。; 于坤鹏陈天宁王小鹏; 关键词：声学声子晶体禁带

吸声棉对声子晶体禁带特性的影响研究被引量：1: 2013年; 本文将声波高吸收材料引入声子晶体,设计并制备一种由填充吸声棉的开缝钢管阵列形成的新型环形声子晶体结构,详细研究了吸声棉的声波高吸收性能对声子晶体禁带特性的影响。首先,实验测试了该声子晶体对声波的透射系数,作为对比,同时测试了在钢管内部不填充吸声棉时的透射系数;其次,建立了含有吸声棉的声子晶体有限元模型,采用有限元法仿真计算了该结构声子晶体的禁带特性;最后,通过改变散射体中吸声棉的比重,研究了吸声棉曝光度对禁带的影响规律。理论和实验结果表明,将吸声材料引入散射体内部时,材料的吸声特性并不会对禁带产生不利影响,而禁带外的声波则由于受到吸声材料的强烈吸收,表现出较低的透射系数,从而使声子晶体在整个频段表现出优良的降噪特性。; 于坤鹏陈天宁王小鹏; 关键词：机械制造及其自动化声子晶体禁带

声子晶体板中低频完全禁带形成机理研究被引量：6: 2016年; 针对固体基局域共振型声子晶体中难以出现100Hz以下的完全弹性波禁带问题,提出了一种新型声子晶体板,其结构由锥形复合散射体周期性阵列于一个二维二组元声子晶体板两边构成。采用有限元方法对其禁带特性和禁带形成机理进行理论研究,获得了声子晶体板中低频完全禁带的形成机理以及禁带调节规律。研究发现,不同形式的板波模态与对应的局域共振模态依据模态叠加原理相互耦合生成面内、面外两种禁带,二者叠加形成完全禁带;散射体振子的等效弹簧质量系统耦合是难以产生低频完全禁带的主要原因。研究结果表明：新型声子晶体板中散射体振子的等效弹簧质量系统可被引入的橡胶填充体解耦,致使面内、面外禁带分离;引入的锥形复合散射体可使相互分离的面内、面外禁带被同时单独调节至低频发生重叠,最终生成了一条频率范围为59~103Hz的低频完全禁带。研究结果和结论可将声子晶体应用于工程结构低频减振中。; 李锁斌陈天宁奚延辉王小鹏

嵌套型开缝圆管声子晶体的带隙影响因素研究被引量：2: 2016年; 针对开缝管声子晶体结构的带隙起始频率较高和带隙不易调节的问题,基于亥姆霍兹共鸣效应,提出了一种嵌套型开缝圆管声子晶体结构,为了研究该结构的带隙影响因素,根据Bloch定理和Helmholtz方程,利用有限元法对该结构的禁带和透射系数进行了数值计算并搭建实验台进行了实验验证,获得了在晶格常数不变情况下该结构的带隙影响因素和禁带调节方法。研究结果表明,嵌套型开缝圆管结构具有低频禁带特点,能够在500Hz左右得到宽禁带。在晶格常数恒定的条件下,内管缝向和位置参数对结构的低频禁带具有有效的调节作用,能够将低频禁带起始频率降低到250Hz,其原理为产生并增强亥姆霍兹共鸣效应,因此这种禁带调节方法在声子晶体制备后仍然能够实现多频段、宽频带的带隙调节。同时,玻璃棉能够有效地增强嵌套型开缝管声子晶体结构的吸声性能,并对拓宽禁带有积极的效果。该研究成果为开缝管声子晶体的禁带调节提供了理论依据和有效方法,在低频噪声控制方面具有潜在的应用前景。; 包凯陈天宁王小鹏王放张振华; 关键词：声子晶体玻璃棉噪声控制

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国家自然科学基金(51275377)