[发明专利]蜂窝-微穿孔薄膜复合结构设计方法

摘要

本发明基于复合材料蜂窝板结构设计了一种新型电可调节吸声性能的蜂窝‑微穿孔薄膜复合结构，其设计步骤如下：根据双层微穿孔板理论模型进行计算得出穿孔孔径以及穿孔率对结构吸声性能的影响；设计了一种可以通过控制外接电压改变微穿孔参数的DE微穿孔薄膜；数值仿真和计算找到比较适宜调节的穿孔率调节范围。本发明设计方法原理简单，只需在传统的蜂窝结构中部分添加该结构就可以起到可调节吸声峰值的特点。实用性强，易操作推广。

主权项

1.蜂窝‑微穿孔板复合结构设计方法，包括上表面板和下表面板及其中间夹有的蜂窝芯，其特征在于，在蜂窝芯内部设置有DE微穿孔薄膜，该DE微穿孔薄膜上下两侧镀有柔性电极且通过引线与外部的电压发生端相连接；其设计步骤如下：1)上表面板使用微穿孔板与DE微穿孔薄膜构成双层微穿孔板结构，由马氏理论推导得到的双层微穿孔板理论如下：以上各式中，r_i为第i层微穿孔板的相对声阻，m_i为第i层微穿孔板的相对声质量，t_i为第i层微穿孔板的板厚，d_i为第i层微穿孔板的穿孔直径，p_i是第i层微穿孔板的穿孔面积占全板面积的百分比，D_i为第i层微穿孔板后的空腔厚度，k_i为第i层微穿孔板的穿孔板常数，μ为空气的运动粘度系数，ρ为空气密度，c为常温下空气中声速，f₀为声音频率，ω为声音圆频率，α即为双层微穿孔板的吸声系数；z为双层微穿孔板的总相对声阻抗；其中上表面板为第一层微穿孔板，DE微穿孔薄膜为第二层微穿孔板；当Im(z)＝0时，即满足下式时，双层微穿孔板吸声体达到共振：共振时的吸声系数为：由上述理论公式可知，穿孔孔径d以及穿孔率p减小时，相对声阻r以及相对声质量m增大，共振频率f₀减小，最大吸声系数α₀增大，即吸收峰值频率向低频移动；2)通过微孔三角形排列时穿孔率计算公式得到穿孔率为：式中，B为孔间距，计算可得穿孔的具体分布位置参数；3)根据公式(2)、(3)、(4)、(5)进行数值计算，当小孔直径d＝0.5mm、板厚t＝0.5mm时，计算得出穿孔率在5.5％以下时，微穿孔板在中低频中的最大吸声系数保持在0.5以上。