一种含圆柱形谐振散射体的黏弹材料低频吸声机理研究

杨海滨; 李岳; 赵宏刚; 温激鸿; 温熙森

doi:10.7498/aps.62.154301

摘要

利用层多重散射法分析了一种含圆柱形谐振散射体黏弹材料吸声层在钢背衬条件下的低频吸声特性. 该吸声层由包覆软材料的圆柱空腔周期嵌入橡胶材料中构成, 其中, 散射体轴线与吸声层平行. 结果表明, 20 mm厚吸声层在1000–3000 Hz具有良好的吸声性能. 通过综合分析单个散射体的吸收截面、单层周期散射体的声吸收、结构内部位移场以及耗散功率密度分布, 揭示了该吸声层的低频吸声机理.

关键词:

This paper investigates low-frequency acoustic absorption mechanism of a viscoelastic layer with resonant cylindrical scatterers. The viscoelastic layer is 20 mm-thick, and the cylindrical scatterer is a cylindrical cavity coated with a soft rubber layer, with axis in the lateral layer direction. The absorption properties of the viscoelastic layer under the steel-backing condition are studied using the layer-multiple scattering method. Results show excellent absorption performance in the frequency region of 1000–3000 Hz. The absorption mechanism is investigated by analyzing the absorption cross-section of a single scatterer and the multiple scattering of a periodic array of scatterers, together with the displacement field and power dissipation density. Effects of the resonant absorption of a single scatterer and the coupling resonance between the absorption layer and the steel-backing are revealed.

Keywords:

作者及机构信息

1.
振动与声学组, 装备综合保障技术重点实验室, 机电工程与自动化学院, 国防科学技术大学, 长沙 410073

基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 11004249, 51275519)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Vibration and Acoustics Research Group, Laboratory of Science and Technology on Integrated Logistics Support, College of Mechatronics and Automation, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11004249, 51275519).

参考文献

[1]	Ivansson S M 2005 Nonlinear Anal. 63 1541
[2]	Ivansson S M 2006 J. Acoust. Soc. Am. 119 3558
[3]	Strifors H, Gaunaurd G C 1990 J. Acoust. Soc. Am. 88 901
[4]	Zhao H G, Liu Y Z, Wen J H, Yu D L, Wen X S 2007 Acta Phys. Sin. 56 4700 (in Chinese) [赵宏刚, 刘耀宗, 温激鸿, 郁殿龙, 温熙森 2007 物理学报 56 4700]
[5]	Hinders M K, Rhodes B A, Fang T M 1995 J. Sound Vib. 185 219
[6]	Zhao H G, Liu Y Z, Wen J H, Yu D L, Wang G, Wen X S 2006 Chin. Phys. Lett. 23 2132
[7]	Liu Z Y, Zhang X X, Mao Y W, Zhu Y Y, Yang Z Y, Chan C T, Sheng P 2000 Science 289 1734
[8]	Zhao H G, Wen J H, Yu D L, Wen X S 2010 J. Appl. Phys. 107 023519
[9]	Wen J H, Zhao H G, Lv L M, Yuan B, Wang G, Wen X S 2011 J. Acoust. Soc. Am. 130 1201
[10]	Hladky-Hennion A C, Decarpigny J N 1991 J. Acoust. Soc. Am. 90 3356
[11]	Hladky-Hennion A C, Decarpigny J N 1992 J. Acoust. Soc. Am. 92 2878
[12]	Tan H B, Zhao H, Xu H T 2003 Acta Acoust. 28 277 (in Chinese) [谭红波, 赵洪, 徐海亭 2003 声学学报 28 277]
[13]	Tang W L, He S P, Fan J 2005 Acta Acoust. 30 289 (in Chinese) [汤渭霖, 何世平, 范军 2005 声学学报 30 289]
[14]	Liu Z Y, Chan C T, Sheng P, Goertzen A L, Page J H 2000 Phys. Rev. B 62 2446
[15]	Mei J, Liu Z Y, Qiu C 2005 J. Phys.: Condens. Matter 17 3735
[16]	Ivansson S M 2008 J. Acoust. Soc. Am. 124 1974
[17]	Bai G F, Liu B L, Sui F S, Liu K, Yang J 2012 Acta Acoust. 37 263 (in Chinese) [白国锋, 刘碧龙, 隋富生, 刘克, 杨军 2012 声学学报 37 263]
[18]	Zhao H G 2008 Ph.D. Dissertation (Changsha: National University of Defense Technology) (in Chinese) [赵宏刚 2008 博士学位论文 (长沙: 国防科技大学)]
[19]	Tao M, Hua H X 2011 Journal of Vibration and Control 0 1
[20]	Ivansson S M 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 2622
[21]	AULD B A 1973 Acoustic Fields and Waves in Solids (Vol. 2) (New York: John Wiley & Sons) pp25-27
[22]	Arfken G B, Weber H J 2005 Mathematical Methods for Physicists (California: Elsevier Academic Press) pp687
[23]	Varatharajulu V, Pao Y H 1976 J. Acoust. Soc. Am. 60 556
[24]	Vasundara V V 1977 J. Acoust. Soc. Am. 63 1014
[25]	AULD B A 1973 Acoustic Fields and Waves in Solids (Vol. 1) (New York: John Wiley & Sons) pp154-155
[26]	Tan T H 1976 J. Acoust. Soc. Am. 59 1265
[27]	Meng H, Wen J H, Zhao H G, Lv L M 2012 J. Acoust. Soc. Am. 132 69

施引文献

[1]	Ivansson S M 2005 Nonlinear Anal. 63 1541
[2]	Ivansson S M 2006 J. Acoust. Soc. Am. 119 3558
[3]	Strifors H, Gaunaurd G C 1990 J. Acoust. Soc. Am. 88 901
[4]	Zhao H G, Liu Y Z, Wen J H, Yu D L, Wen X S 2007 Acta Phys. Sin. 56 4700 (in Chinese) [赵宏刚, 刘耀宗, 温激鸿, 郁殿龙, 温熙森 2007 物理学报 56 4700]
[5]	Hinders M K, Rhodes B A, Fang T M 1995 J. Sound Vib. 185 219
[6]	Zhao H G, Liu Y Z, Wen J H, Yu D L, Wang G, Wen X S 2006 Chin. Phys. Lett. 23 2132
[7]	Liu Z Y, Zhang X X, Mao Y W, Zhu Y Y, Yang Z Y, Chan C T, Sheng P 2000 Science 289 1734
[8]	Zhao H G, Wen J H, Yu D L, Wen X S 2010 J. Appl. Phys. 107 023519
[9]	Wen J H, Zhao H G, Lv L M, Yuan B, Wang G, Wen X S 2011 J. Acoust. Soc. Am. 130 1201
[10]	Hladky-Hennion A C, Decarpigny J N 1991 J. Acoust. Soc. Am. 90 3356
[11]	Hladky-Hennion A C, Decarpigny J N 1992 J. Acoust. Soc. Am. 92 2878
[12]	Tan H B, Zhao H, Xu H T 2003 Acta Acoust. 28 277 (in Chinese) [谭红波, 赵洪, 徐海亭 2003 声学学报 28 277]
[13]	Tang W L, He S P, Fan J 2005 Acta Acoust. 30 289 (in Chinese) [汤渭霖, 何世平, 范军 2005 声学学报 30 289]
[14]	Liu Z Y, Chan C T, Sheng P, Goertzen A L, Page J H 2000 Phys. Rev. B 62 2446
[15]	Mei J, Liu Z Y, Qiu C 2005 J. Phys.: Condens. Matter 17 3735
[16]	Ivansson S M 2008 J. Acoust. Soc. Am. 124 1974
[17]	Bai G F, Liu B L, Sui F S, Liu K, Yang J 2012 Acta Acoust. 37 263 (in Chinese) [白国锋, 刘碧龙, 隋富生, 刘克, 杨军 2012 声学学报 37 263]
[18]	Zhao H G 2008 Ph.D. Dissertation (Changsha: National University of Defense Technology) (in Chinese) [赵宏刚 2008 博士学位论文 (长沙: 国防科技大学)]
[19]	Tao M, Hua H X 2011 Journal of Vibration and Control 0 1
[20]	Ivansson S M 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 2622
[21]	AULD B A 1973 Acoustic Fields and Waves in Solids (Vol. 2) (New York: John Wiley & Sons) pp25-27
[22]	Arfken G B, Weber H J 2005 Mathematical Methods for Physicists (California: Elsevier Academic Press) pp687
[23]	Varatharajulu V, Pao Y H 1976 J. Acoust. Soc. Am. 60 556
[24]	Vasundara V V 1977 J. Acoust. Soc. Am. 63 1014
[25]	AULD B A 1973 Acoustic Fields and Waves in Solids (Vol. 1) (New York: John Wiley & Sons) pp154-155
[26]	Tan T H 1976 J. Acoust. Soc. Am. 59 1265
[27]	Meng H, Wen J H, Zhao H G, Lv L M 2012 J. Acoust. Soc. Am. 132 69

[1]	王蕾, 马玺越, 陈克安, 刘韬. 自由场中大尺寸有源微穿孔板吸声器的低频吸声性能. 物理学报, 2023, 72(6): 064304. doi: 10.7498/aps.72.20222151
[2]	潘冠中, 荀孟, 赵壮壮, 孙昀, 蒋文静, 周静涛, 吴德馨. 高功率密度多结级联905 nm垂直腔面发射激光器. 物理学报, 2022, 71(20): 204203. doi: 10.7498/aps.71.20220888
[3]	秦爽, 王兆华, 王羡之, 何会军, 沈忠伟, 魏志义. 饱和功率密度下线性啁啾对交叉偏振波输出特性的影响. 物理学报, 2017, 66(9): 094206. doi: 10.7498/aps.66.094206
[4]	范洪义, 何锐. 介观RLC电路的密度矩阵的量子耗散. 物理学报, 2014, 63(11): 110301. doi: 10.7498/aps.63.110301
[5]	于洋, 周锋, 乔钢. 正交码元移位键控扩频水声通信. 物理学报, 2013, 62(6): 064302. doi: 10.7498/aps.62.064302
[6]	刘军辉, 李国凤, 王渊旭. 一种芴衍生物的三光子吸收光稳幅效应及三光子吸收拟合方法研究. 物理学报, 2013, 62(1): 017801. doi: 10.7498/aps.62.017801
[7]	何成兵, 黄建国, 韩晶, 张群飞. 循环移位扩频水声通信. 物理学报, 2009, 58(12): 8379-8385. doi: 10.7498/aps.58.8379
[8]	殷敬伟, 惠俊英, 郭龙祥. 点对点移动水声通信技术研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1753-1758. doi: 10.7498/aps.57.1753
[9]	袁常青, 赵同军, 王永宏, 展永. 有限体系能量耗散运动的功率谱分析. 物理学报, 2005, 54(12): 5602-5608. doi: 10.7498/aps.54.5602
[10]	赵珂, 孙元红, 王传奎, 罗毅, 张献, 于晓强, 蒋民华. 1，4-二甲氧基-2，5-二乙烯基苯系列衍生物的双光子吸收截面. 物理学报, 2005, 54(6): 2662-2668. doi: 10.7498/aps.54.2662
[11]	彭鸿雁, 周传胜, 赵立新, 金曾孙, 张冰, 陈宝玲, 陈玉强, 李敏君. 激光功率密度对类金刚石膜结构性能的影响. 物理学报, 2005, 54(9): 4294-4299. doi: 10.7498/aps.54.4294
[12]	刘军辉, 毛艳丽, 马文波, 吴谊群, 韩俊鹤, 翟凤潇. 一种新的芴类衍生物的三光子吸收诱导荧光和光限幅效应研究. 物理学报, 2005, 54(11): 5173-5177. doi: 10.7498/aps.54.5173
[13]	苏燕, 王传奎, 王彦华, 陶丽敏. 二苯乙烯衍生物分子双光子吸收截面：官能团对称性的影响. 物理学报, 2004, 53(7): 2112-2117. doi: 10.7498/aps.53.2112
[14]	江俊, 李宁, 陈贵宾, 陆卫, 王明凯, 杨学平, 吴刚, 范耀辉, 李永贵, 袁先漳. FEL诱导半导体材料非线性光吸收. 物理学报, 2003, 52(6): 1403-1407. doi: 10.7498/aps.52.1403
[15]	吕志伟, 丁迎春, 何伟明. 抽运功率密度对布里渊放大的影响. 物理学报, 2002, 51(6): 1286-1290. doi: 10.7498/aps.51.1286
[16]	周达君, 谢汉伟. Ne原子1s5-4d1″双光子吸收截面的计算与实验测定. 物理学报, 1994, 43(12): 1938-1942. doi: 10.7498/aps.43.1938
[17]	章迺森. C,Al,Cu,Sn,Pb等原子核对高能π⁺,K⁺介子及质子的吸收截面. 物理学报, 1965, 21(1): 121-131. doi: 10.7498/aps.21.121
[18]	孙广荣, 魏荣爵. 甘蔗纤维板穿孔吸声的初步研究. 物理学报, 1963, 19(3): 151-159. doi: 10.7498/aps.19.151
[19]	程开甲. 从截面上晶粒大小的面密度分布计算体密度分布. 物理学报, 1957, 13(1): 58-68. doi: 10.7498/aps.13.58
[20]	魏荣爵, 余崇智. 国产吸声材料的吸声系数测定的初步报告. 物理学报, 1957, 13(5): 365-387. doi: 10.7498/aps.13.365

计量

文章访问数: 5164
PDF下载量: 730
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板