專利名稱：一種多孔橡膠材料構件及其全頻程振動聲學性能分析方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多孔橡膠材料構件及其全頻程振動聲學性能分析方法。
背景技術：
橡膠是一種具有粘彈性的結構振動阻尼材料，而多孔橡膠材料構件除了具有抑制 振動的阻尼性能外，還具有隔聲、吸聲、耐熱、耐寒、阻燃等優(yōu)良性能，因而非常適合用作大 型裝備的減振降噪執(zhí)行構件。國內(nèi)外科學家早在上世紀30年代末，就開始了多孔橡膠材料 及其聲學性能的研究。然而，之前的研究工作，主要集中在多孔橡膠材料的吸聲性能方面。 關于其聲傳遞損失的研究，公開發(fā)表的文獻不多。本發(fā)明所展示的研究結果，提出一種帶有 無孔薄覆蓋層的多孔橡膠板構件，對多孔橡膠材料構件聲振動_聲學性能，進行了系統(tǒng)研 究，給出了在16 8000Hz的頻率范圍，多孔橡膠材料構件的聲傳遞損失性能和聲輻射效率 數(shù)值分析的研究結果。

傳統(tǒng)的有限元分析方法(Finite Element Analysis-FEA)和統(tǒng)計能量分析方法 (Statistical Energy Analysis-SEA)，能夠較好地分別分析計算低頻和高頻范圍內(nèi)的振 動和聲的響應，但是這兩種方法均不能有效地對中頻區(qū)域的振動和聲響應進行預測。為了 建立低頻和高頻之間的過渡關系，更好地分析中頻段的振動和聲響應問題，許多學者致力 于研究有限元-統(tǒng)計能量分析混合方法(Hybrid FE-SEA Method)。1999年，Langley和 Bremner基于模態(tài)疊加的原理，結合傳統(tǒng)的模糊結構理論及SEA方法，提出了 FE-SEA混合方 法的基本理論。2005年，Langley和Shorter在前述基于模態(tài)的FE-SEA混合法的基礎上， 提出了基于波動理論的FE-SEA混合方法，并對FE-SEA結構-聲腔耦合系統(tǒng)進行了計算與 分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了滿足潛艇等重要裝備對高性能減振降噪執(zhí)行構件的應用需求，提供了 一種具有較高吸聲和隔聲性能、耐壓性能好、移動阻力小的多孔橡膠材料構件及其全頻程 振動聲學性能分析方法。本發(fā)明的技術方案一種多孔橡膠材料構件，其特征在于包括一體結構的薄覆蓋層和開孔吸聲層，所 述薄覆蓋層和開孔吸聲層均是橡膠材料，所述開孔吸聲層的開孔是盲孔。本發(fā)明采用的全頻程振動聲學性能分析方法，是采用有限元-統(tǒng)計能量混合分析 方法對所述多孔橡膠材料構件的振動聲響應的相關參數(shù)進行數(shù)值分析，所述相關參數(shù)包括 流體屬性、流體_彈性體耦合特性、彈性體屬性，所述流體屬性包括流體密度、聲音在流體 中的傳播速度、動態(tài)粘度、絕熱指數(shù)、普朗特數(shù)；所述流體_彈性體耦合特性則包括流阻、 開孔率、彎曲度、粘性特征長度、熱特性長度；所述彈性體屬性包括彈性體密度、彈性體楊 氏模量、萡松比、損耗因數(shù)；并通過改變開孔率、孔徑宏觀參數(shù)、彈性模量以及材料密度的數(shù) 值來觀察所述多孔橡膠材料構件的振動聲學性能的變化；其分析步驟如下
Α.建立多孔橡膠材料構件的有限元_統(tǒng)計混合分析模型，所述薄覆蓋層是有限 元模型，所述開孔吸聲層是以噪聲控制處理的形式，敷設到有限元模型上，所述多孔橡膠材 料構件的孔腔、聲輻射的半無限自由聲場、激勵橡膠板的散射聲場均采用統(tǒng)計能量分析模 型；B.構建統(tǒng)計能量分析模型的直接場動態(tài)剛度矩陣，將直接場動態(tài)剛度矩陣耦合到 有限元模型中，以產(chǎn)生整體動態(tài)剛度矩陣Dt。t ；C.根據(jù)公式(1)，(2)和(3)，計算公式(4)，得出功率平衡方程中出現(xiàn)的不同項；
權利要求
1.一種多孔橡膠材料構件，其特征在于包括一體結構的薄覆蓋層和開孔吸聲層，所 述薄覆蓋層和開孔吸聲層均是橡膠材料，所述開孔吸聲層的開孔是盲孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種多孔橡膠材料構件的全頻程振動聲學性能分析方法，是 采用有限元_統(tǒng)計能量混合分析方法對所述多孔橡膠材料構件的振動聲響應的相關參數(shù) 進行數(shù)值分析，所述相關參數(shù)包括流體屬性、流體-彈性體耦合特性、彈性體屬性，所述流 體屬性包括流體密度、聲音在流體中的傳播速度、動態(tài)粘度、絕熱指數(shù)、普朗特數(shù)；所述流 體-彈性體耦合特性則包括流阻、開孔率、彎曲度、粘性特征長度、熱特性長度；所述彈性 體屬性包括彈性體密度、彈性體楊氏模量、萡松比、損耗因數(shù)；并通過改變開孔率、孔徑宏 觀參數(shù)、彈性模量以及材料密度的數(shù)值來觀察所述多孔橡膠材料構件的振動聲學性能的變 化；其分析步驟如下A.建立多孔橡膠材料構件的有限元-統(tǒng)計混合分析模型，所述薄覆蓋層是有限元模 型，所述開孔吸聲層是以噪聲控制處理的形式，敷設到有限元模型上，所述多孔橡膠材料構 件的孔腔、聲輻射的半無限自由聲場、激勵橡膠板的散射聲場均采用統(tǒng)計能量分析模型；B.構建統(tǒng)計能量分析模型的直接場動態(tài)剛度矩陣，將直接場動態(tài)剛度矩陣耦合到有限 元模型中，以產(chǎn)生整體動態(tài)剛度矩陣Dtot ；C.根據(jù)公式(1)，(2)和(3)，計算公式(4)，得出功率平衡方程中出現(xiàn)的不同項；
全文摘要
一種多孔橡膠材料構件，包括一體結構的薄覆蓋層和開孔吸聲層，所述薄覆蓋層和開孔吸聲層均是橡膠材料，所述開孔吸聲層的開孔是盲孔。本發(fā)明的開孔情況不同于一般多孔隔聲材料，為了發(fā)揮吸聲作用，一般多孔材料的氣孔是開放型的，且應相互連通，氣孔越多，吸聲性能越好，而本發(fā)明所設計的多孔橡膠構件，直接在橡膠板上垂直打盲孔，適合于空氣介質(zhì)中的減振和隔聲，也適合于水下裝備在深水區(qū)工作時，需要具有一定的耐壓的性能要求。且因其外表光滑平整，可減少移動阻力。此外，由于開孔吸聲層與薄覆蓋層組合形成復合結構，具有較高的吸聲和隔聲性能。
文檔編號G06F17/50GK102094922SQ201110032590
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月29日 優(yōu)先權日2011年1月29日
發(fā)明者盧奐采, 姜偉, 應申舜 申請人:浙江工業(yè)大學