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[综合讨论] 声学仿真分析基础(三)

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发表于 2021-3-25 15:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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(1)单层板隔声

下图表示单层板隔声量和频率的关系,从总体趋势上看,随着频率的增加,板的隔声量也增加。按频率将隔声特性分为三个区域:刚度控制区、质量控制区、吻合效应控制区
1.png
刚度控制区 :在板结构的固有频率处,板开始共振,隔声量迅速降低,一旦超过了共振频率区,质量开始起作用,隔声量会迅速增加。

质量控制区:此区域板的质量增加一倍,隔声量增加6dB;频率越高,隔声量越大,每倍频程增加6dB。在这一区域,增加质量是提升隔声量的主要手段。

对于这一区域,推导出的隔声量常用计算公式如下:
2.png
其中,m为面密度(kg/m2),f为频率(Hz)。

吻合效应控制区:由于板存在弹性,在声波的激励下会产生受迫弯曲振动,声波和板产生耦合,使得隔声量下降,这一低谷所对应的频率为吻合频率,理论公式为:
3.png
其中,c为声速, E为杨氏模量(N/m2),t为板厚(m),ρ为板的密度(kg/m3)。

车身钢板厚度为1mm时,吻合频率大于10000Hz,激励源基本没有大于10000Hz,因此无需考虑钢板吻合频率的影响。但是,一般玻璃通常会在3000Hz-4000Hz左右产生吻合效应。

(2)双层板隔声

下图表示双层板隔声量和频率的关系,以固有频率f0为界面,可以分为三个区域:低频区、共振区、高频隔声区
4.png
低频区:当声波频率低于固有频率f0时,两块板之间几乎没有相对运动,可以视为一块板,隔声量符合质量定理,即图中(M1+M2)质量定量线:
5.png
共振区:当声波频率等于固有频率f0时,发生共振,隔声量会呈现出谷值。当M1=M2时,f0处会有一个较深的谷值;当M1≠M2时,f0处会有两个较浅的谷值。

高频隔声区:当声波频率大于固有频率f0时,隔声量从谷值往上增加,增加到一定频率时,隔声量就超过了(M1+M2)质量定量线。频率继续增加,两板之间的空气产生驻波效应:
6.png
其中,d为空气层厚度,n为驻波的阶次。

双层板在车身上的应用很多,例如金属板和声学包中的隔声层就可以看作双层板隔声结构。

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