摘要
由于质量密度定律对低频噪声的影响有限，传统隔音材料难以在低频噪声的环境中发挥有效作用，因此低频噪声的抑制成为困扰广大学者和工程师的难题。自上世纪90年代声子晶体和声学超材料的提出，为解决低频噪声的问题提供了有效的方法和新的思路。经研究发现，传统的局域共振型声子晶体在抑制低频弹性波有着先天性的不足，但薄膜型声学超材料的声学性能在低频域范围有着明显的优势，该型超材料的结构特点和声学特征不利于直接应用。因此本文考虑与其他优秀结构进行复合设计，同时改善提高其在低频的隔声效果。本文围绕低频工业噪声在传播途径上抑制困难的问题开展了研究，具体内容如下: 首先，基于平面波方程分析了隔声的基本规律。通过模态分析法，建立了薄膜型声学超材料的理论模型，推导了隔声计算公式，确定了正确的计算方法，为下文计算提供了支持。其次，通过模态振型和薄膜型声学超材料的传输损耗分析了薄膜型声学超材料的隔声机理和隔声调控规律。基于协同行为的方法，改善了薄膜型声学超材料在低频域的隔声性能。将薄膜声学超材料和经典Helmholtz结构进行复合设计，提出了一种新的膜型夹层板超材料模型，基于等效模型分析了Helmholtz结构参数和新型夹层板结构参数对隔声性能的影响，并结合双负等效参数概念详细分析隔声机理。根据声固耦合环境下，通过薄膜型超材料的引入解决了由声—结构吻合效应产生的结构本体振动问题，由新型结构的振动特征进行了轻量化研究。 本文提出来的基于协同行为的薄膜型超材料结构，能够在低频范围内改善隔声性能。经过试验验证，膜型夹层板结构根据其声振特点能够有效降低能耗和设计成本，具有较大的隔声损失量，为薄膜型声学超材料的实际工程应用提供了新的思路。
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