基于压电材料的薄膜型声学超材料隔声性能研究.pdf
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1、 年第 期基于压电材料的薄膜型声学超材料隔声性能研究亢健霖,孙文楷,周文杰,钟新成,苟玮,徐晓美(南京林业大学汽车与交通工程学院,江苏 南京 )摘要:本文利用C OM S O L软件研究了一种基于压电材料的薄膜型声学超材料的隔声性能,分析了压电块外接电路的电阻和电感对其隔声性能的影响,并探讨了其在汽车顶板上应用的可行性.研究表明,加入压电块的薄膜型声学超材料隔声性能明显提高;外接电路的电感和电阻仅在传声损失峰值所对应的频率处对材料的传声损失有影响,传声损失峰值随电阻或电感的增大而减小,峰值位置基本不随电阻或电感而改变;外接电路中电阻对传声损失峰值的影响明显弱于电感;复合了压电薄膜型声学超材料的
2、汽车顶板相比于单一钢板压制的汽车顶板具有更好的隔声能力.关键词:隔声性能;声学超材料;压电材料;可调性;有限元方法中图分类号:T B ;T B 文献标识码:A文章编号:X()S o u n dI n s u l a t i o nP e r f o r m a n c eo fM e m b r a n e t y p eA c o u s t i cM e t a m a t e r i a l sB a s e do nP i e z o e l e c t r i cM a t e r i a l sK a n gJ i a n l i n,S u nW e n k a i,Z h o
3、uW e n j i e,Z h o n gX i n c h e n g,G o uW e i,X uX i a o m e i(C o l l e g eo fA u t o m o b i l ea n dT r a f f i cE n g i n e e r i n g,N a n j i n gF o r e s t r yU n i v e r s i t y,J i a n g s uN a n j i n g ,C h i n a)A b s t r a c t:C OM S O Ls o f t w a r e i su s e d t os t u d y t h e s
4、 o u n d i n s u l a t i o np e r f o r m a n c e(S I P)o f am e m b r a n e t y p ea c o u s t i cm e t a m a t e r i a l(MAM)b a s e do np i e z o e l e c t r i cm a t e r i a l s,a n dt h ee f f e c to f t h er e s i s t a n c ea n d i n d u c t a n c eo ft h ee x t e r n a l c i r c u i to f t h
5、 ep i e z o e l e c t r i cb l o c ko n i t sS I Pi sa n a l y z e d T h e f e a s i b i l i t yo f i t sa p p l i c a t i o no na u t o m o b i l er o o f i sa l s od i s c u s s e d R e s u l t ss h o wt h a t t h eS I Po f t h eMAM w i t hp i e z o e l e c t r i cb l o c k s i ss i g n i f i c a
6、n t l yi m p r o v e d;t h e i n d u c t a n c e a n dr e s i s t a n c eo f t h e e x t e r n a l c i r c u i t o n l ya f f e c t t h e s o u n d t r a n s m i s s i o n l o s s(S T L)o f t h em a t e r i a l a t t h e f r e q u e n c yc o r r e s p o n d i n g t o t h ep e a kv a l u eo f t h eS
7、T L T h ep e a kv a l u eo f t h eS T Ld e c r e a s e sw i t ht h e i n c r e a s eo ft h er e s i s t a n c eo ri n d u c t a n c e,a n dt h ep o s i t i o no ft h ep e a kv a l u eo ft h eS T Lb a s i c a l l yd o e sn o tc h a n g ew i t ht h er e s i s t a n c eo r i n d u c t a n c e T h ee f
8、f e c to f r e s i s t a n c eo nt h ep e a kv a l u eo fS T Li ss i g n i f i c a n t l yw e a k e r t h a nt h a to f i n d u c t a n c e T h ea u t o m o b i l e r o o fw i t hc o m p o s i t ep i e z o e l e c t r i cMAMh a sb e t t e rS I Pt h a nt h ea u t o m o b i l er o o fw i t hs i n g l
9、es t e e l p l a t e K e yw o r d s:S o u n d i n s u l a t i o np e r f o r m a n c e;A c o u s t i cm e t a m a t e r i a l;P i e z o e l e c t r i cm a t e r i a l;T u n a b i l i t y;F i n i t ee l e m e n t s i m u l a t i o n基金项目:年江苏省大学生实践创新训练计划项目(省级一般项目:Y)作者简介:亢健霖(),男,青海省西宁人,优秀本科生,主要研究方向声学超材料
10、研究.通信作者:徐晓美(),教授,研究方向:车辆噪声控制、车辆系统动力学控制.引言声学超材料具有负等效质量密度、负等效体积模量、负折射效应等特性,能突破传统声学材料质量定律的限制,实现轻量化低频隔声.压电材料因具有控制精度高、响应快、成本低等优势近年来在光、热、电、声等领域获得了较广泛的应用.压电材料的出现,为声学超材料隔声隔振性能的调节提供了可行性 .贺子厚等针对低频噪声的隔离问题,设计了一种基于压电材料的可调控薄膜声学超材料,计算了其各阶特征频率与 H z频段的传声损失曲线,并试验验证了有限元计算结果的可靠性.李泽等研究了压电超材料分流电路数字控制器的设计方法,通过分析压电片等效弹性模量的
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