泡沫铝复合结构的声学性能研究

延边大学学报(自然科学版)

)JournalofYanbianUniversitNaturalSciencey(

Vol.45No.2

June2019

()文章编号:1004-4353201902-0185-04

泡沫铝复合结构的声学性能研究

(延边大学工学院,吉林延吉133002)

摘要:为了研究泡沫铝复合板面密度和厚度对隔声量的影响,测定了3组不同组合的泡沫铝复合板试件的隔斯蜂窝,且泡沫铝复合板的隔声效果随着泡沫铝复合板的面密度和厚度的增加而增强.关键词:隔声量;泡沫铝;面密度

中图分类号:TH122 文献标识码:A

唐振正, 崔承勋*

声量,并与其他隔音材料的隔声量进行了对比.研究结果显示,泡沫铝复合板的隔声效果优于胶合板和诺美克

Analsisandresearchonacousticproertiesofaluminumyp

foamcomositestructuresp

(ColleeonineerinYanbianUniversitYani133002,China)gfEgg,y,j:AbstractInordertostudheinfluenceofthesurfacedensitndthicknessofaluminumfoamcomositeytyapmeasuredandcomaredwiththatofothersoundinsulationmaterials.Theresultsshowthatthesoundinsulap-*

,TANGZhenzhen CUIChenxungg

,latesonthesoundinsulationthesoundinsulationofthreedifferentgrousofcomositefoamplateswasppp,tioneffectofaluminumfoamcomositeboardisbetterthanthatofplwoodandnomexhonecombandthepyythicknessofaluminumfoamcomositeboard.p

soundinsulationeffectofaluminumfoamcomositeboardincreaseswiththeincreaseofsurfacedensitndpya:;Kewordssoundreductionindexaluminumfoam;thesurfacedensityy

0 引言

泡沫铝作为一种新型材料,具有良好的减震、阻尼、吸音、隔声、散热、吸收冲击能等性能,但由于其本身强度不高,因此难以单独作为吸能结构件

[1]

泡沫纯铝基体变为铝合金基体,并向基体中加入非金属硬质颗粒、纤维等,结果表明添加非金属对泡沫铝材料的性能有显著提升.目前,泡沫铝复合基于此,本文将挤压铝板和泡沫铝板组成不同厚度的泡沫铝复合板,并对泡沫铝复合板与其他材料的隔声量进行了对比.

与其他材料的隔声性能的对比尚未有文献报道.

泡沫铝的初始密度、孔径和试件尺寸大小等因素对其力学性能的影响,得出泡沫铝应力应变关系主要由初始密度决定,即初始密度越大泡沫铝的

3]

屈服强度越高.王耀琦[研究了由梯度泡沫铝填

为了提高泡沫铝的强度,黄小清等.

[2]

研究了

1 泡沫铝复合板传声理论分析

泡沫铝复合板具有耐火、耐高温、吸声、吸热及高强度等特点,被广泛应用于缓冲、减震、隔声、

充胀环结构所构成的复合结构的性能,结果表明

]4其减振、抗缓冲性能优于胀环结构.陈明营等[将

收稿日期:20181217

,男,博士,副教授,研究方向为机构学与机械动力学.*通信作者:崔承勋(1963—)

186

延边大学学报(自然科学版)

第45卷

5]保温以及环保等领域[图1为泡沫铝复合板的.

层的运动方程以及阻抗的定义,可得

横截面示意图,图中间为多孔金属泡沫铝,两边为铝板.

p0

/췍σZ=1-i1.

1p声压可以记为

()6

利用相同的办法把p则层中的1和p2联系起来,

(),Acoshbz+εp=2

)—式()可得由式(37

()7

其中A为常数,z为垂直于层面上的量度坐标.

()pcoshbd0+ε1

.=

coshε2p()8

图1 泡沫铝复合板的横截面示意图

图图板的面密度2为泡沫铝复合板示意图.,d2中σ为外层

0为泡沫铝板的厚度,p0为各表面的声压,Z、p1、p2、p31、Z2、Z3为各表面的声阻抗.

图2 泡沫铝复合板模拟图

Z3为空气介质的阻抗,

其计算公式为:Z3=ρ0c0.(1)3对应于初始点的值,

用ZT来表示:ZT=

i췍btanρhε,(2

)其中:i췍bρ=Z0,

为泡沫铝的特性阻抗;b为泡沫铝的传播常数;常数ε可以表示为ε=arctanh根据式(2ρ)和式((Z3

)0

/Z可以得到T).:(3)Z2=0c0Ziωσ,(1Zcot-h(bd0)(4用p=0

+ε.5

))0表示泡沫铝复合板前方的声压,用p3

表示透过泡沫铝复合板的声压,则结构的隔声量为p0/p3.首先计算声压值的相互关联.根据惯性质量

由于前铝板的p0、p1的转换效果与后铝板的p2、3的转换效果类似,所以可得pp2

3=1-i췍σ/Z3.

(9

)将公式(6)、(8)、(9

)中的声压比值依次相乘,即可得出pp003的值.将pp3值带入公式(10

)[6]

,即可计算出泡沫铝复合板的隔声量TL.

TL=10log

p02

p3.

(10

) 泡沫铝复合板的隔声量测定

本文主要根据《声学建筑和建筑构件隔声测

量第3部分:建筑构件空气声隔声的实验室测量》(复合板的隔音效果进行测定GB/T31004.1—2014

)的相关规定对泡沫铝板试件A、B、C、D的技术参数.表.

1为泡沫铝复合表1 试件A、B、C、D的技术参数

参数

试件839×8A试件39839×8B试件/39839×8C试件尺寸39839×8D厚度/mmmm12

712

.61202

.21202

39质量/表面密度kg

7.9.5(kg/m2

)/

11.14

10.8

14.5

14.85

.1 泡沫铝复合板试件A、B的隔声量测定通过劲度实验,得试件.试件A、B的隔声量测定结果如图A的劲度要高于试件

中的折线可知,试件A、B的隔声量符合质量定

3所示.由图律,并且试件A、B在250Hz和500Hz时分别发生一阶共振和二阶共振.

p2Z2B3 第2期

唐振正,等:泡沫铝复合结构的声学性能研究

187

图3 试件A、B的隔声量

.2 泡沫铝复合板试件C、D的隔声量测定通过劲度实验,测得试件.试件中的折线可知C、D的隔声量测定结果如图D的劲度高于试件

,4所示由图当频率低于.

的隔声量符合质量定律,700Hz时,试件并且试件Hz和400Hz时分别发生一阶共振和二阶共振C、D在1C60、,

且这两处的隔声量出现下降.

图4 试件C、D的隔声量

.3 泡沫铝复合板试件A、C的隔声量对比图折线表5为试件明,试件CA的、C的隔声量对比图隔声性能高于试件.

图A.5中的由于试件的面密度能够影响隔声性能C的面密度高于试件A.

(表1),因此可知板图5 试件A、C的隔声量

2.4 泡沫铝复合板与其他材料的隔声量对比选用胶合板((ply

wood)和诺美克斯蜂窝板行隔声量对比nomexhoneyc,o各材料的参数如表mb)与泡沫铝复合板2所示(试件.

A)进表2 不同材料的技术参数

参数

泡沫铝

复合板胶合板

诺美克斯

蜂窝板尺寸/厚度/mm839质量/kmm1×2

8398391×8398369

821×0

836表面密度g

7.9.4(kg/m2)/

11.1412.713.43X(N方向劲度/m)

/161224181Y(N方向劲度/m)

/

16

1759

216

图图.从图6为胶合板与泡沫铝复合板的隔声量对比

6可以看出,两种材料的隔声量相似两种材料的物理性能来看,胶合板的面密度、厚度.从高于泡沫铝复合板,但其劲度较低:所以从综合考虑来看,泡沫铝复合板的隔声性能优于胶合板.

图6 泡沫铝复合板与胶合板的隔声量对比

图声量对比图7为诺美克斯蜂窝板与泡沫铝复合板的隔

.从图7可以看出,泡沫铝复合板的隔声量始终高于诺美克斯蜂窝板理性能来看,诺美克斯蜂窝板的面密度和厚度低.从两种材料的物于泡沫铝复合板,且劲度过低,不能承受过大的弯曲应力:所以,无论在隔声性能上,还是在物理性

能上,泡沫铝复合板都要优于诺美克斯蜂窝板.

2C4D2188

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参考文献:

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09.

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图7 泡沫铝复合板与诺美克斯蜂窝板的隔声量对比

3 结论

将泡沫铝复合板的隔声量与胶合板和诺美克斯蜂窝的隔音量进行了对比,结果表明泡沫铝复合板的隔音性能优于这两种材料,且泡沫铝复合板的隔声性能随着面密度和厚度的增加而增强.本文所得结果可以为泡沫铝复合板的隔声应用提供参考.本文在实验中没有考虑泡沫铝孔隙的大小对隔声量的影响,今后将进一步研究泡沫铝孔隙大小对隔声性能的影响.

췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍

(上接第116页)

参考文献:

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