双局域共振声学超材料声学性能研究

发布时间：2023-05-31 00:58

　　低频噪声因其独特的穿透作用,影响了装备的隐身、隐声性能,对传统的降噪材料与结构提出了挑战。声学超材料的出现为声学工程中低频噪声控制困难的问题提供了一种新的解决方案。本文在分析声学超材料的工作原理、声学性能的基础上,针对传统声学超材料工作原理单一、带隙无法调节的弊端,设计了一种兼有亥姆霍兹共振效应和弹簧质量共振效应的双局域共振效应的声学超材料结构,当噪声频率与亥姆霍兹共振腔的共振频率和弹簧质量系统的共振频率相同时,分别发生局域共振,将声能转换为动能,实现低频噪声控制。首先,研究了一种压电振子与柔性薄膜耦合具有双局域共振效应的压电型声学超材料结构及其控制方法。采用理论研究和仿真分析的方法,设计出声学超材料结构,建立双局域共振声学超材料的等效数学模型。仿真结果表明,声学超材料的传递损失分别在50Hz和390Hz处出现了共振峰值,表现出明显的双局域共振效应,当噪声频率与超材料的双局域共振频率相同时,分别发生局域共振,将声能转换为动能,从而降低这两个频率成分的噪声。研究揭示了弹簧质量系统与亥姆霍兹共振系统的共振耦合规律,使声学超材料能够根据噪声频率的变化自适应调节自身结构参数,增强对于低频声波传...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 声学超材料的研究现状
    1.3 声学超材料调节方式研究现状
    1.4 主要研究内容及论文结构安排
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 论文结构安排
2 声学超材料声学基础理论分析
    2.1 声学超材料物理参数
    2.2 声波在超材料中的传输特性
    2.3 声学超材料Bloch定理与能带理论
        2.3.1 Bloch定理
        2.3.2 能带理论
    2.4 常用能带结构计算方法
        2.4.1 平面波展开法
        2.4.2 有限元法
    2.5 本章小结
3 压电型双局域声学超材料声学性能研究
    3.1 压电型声学超材料的理论模型
    3.2 压电型声学超材料的数学模型
        3.2.1 亥姆霍兹共振器的共振频率
        3.2.2 薄膜的振动方程
        3.2.3 系统等效模型的建立
    3.3 压电振子形变仿真
    3.4 声学超材料声学性能有限元仿真分析
        3.4.1 声学超材料有限元模型的建立
        3.4.2 仿真结果与分析
    3.5 本章小结
4 充气型双局域声学超材料声学特性研究
    4.1 充气型声学超材料数学模型
    4.2 充气型双局域共振声学超材料的声学性能分析
        4.2.1 声禁带产生机理
        4.2.2 声学超材料带隙特征
    4.3 声学超材料频率控制研究
    4.4 本章小结
5 双局域共振声学超材料声学性能测试研究
    5.1 声学测试系统的搭建
    5.2 声学超材料制作工艺流程
    5.3压电振子形变测量实验
    5.4 压电型声学超材料声学性能测试
    5.5 压电型声学超材料自适应控制研究
        5.5.1 VI控制程序设计
        5.5.2 程序visa的读取
        5.5.3 CRC程序验证
        5.5.4 实验结果及分析
    5.6 充气型声学超材料声学性能测试
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3825375