[实用新型]一种宽带隔声性柔性低频声学超材料结构

说明书

本实用新型属于低频噪声控制技术领域，具体涉及一种宽带隔声性柔性低频声学超材料结构，包括格栅框架、薄膜蒙皮、第一薄片和第二薄片；所述格栅框架由单个单元格经二维周期性延拓而成；薄膜蒙皮覆盖于格栅框架的一侧；第一薄片和第二薄片分布于格栅框架的单元格内，置于薄膜蒙皮的表面。本实用新型结构单元与低频声波相互作用，表现出多重反共振现象，使得其整体平均法向位移几乎为零甚至为负，在宽频带内实现高隔声性能。

技术领域

本实用新型涉及一种宽带隔声性柔性低频声学超材料结构，具有大带宽、高隔声性能，属于低频噪声控制技术领域。

背景技术

统计资料表明，整车1/3的故障都与汽车NVH（噪声、振动与平顺性）问题有关。尤其是车内低频（＜600 Hz）噪声突出，其穿透力强，危害性大，普通声学材料又无法有效地解决。根据隔声质量定律：STL=20lg(m_s)+20lg(f)-47，（STL为声传递损失，表征材料的隔声能力，dB；m_s为材料的面密度，表征材料单位面积内的质量，kg/m²；f为声波激励频率，Hz。），可知：要想在低频段内得到较好的隔声性能，势必要使用厚且重的声学材料，显然，这不符合汽车内饰件的轻薄化设计原则。因此，车内低频噪声处理问题，至今仍是一个技术难题。

声学超材料是一种具有天然声学材料所不具备的超常声学性质的人工复合结构或复合材料，是低频声学材料领域重要的发展方向之一。相关理论研究表明声学超材料可在小尺寸结构范围内调控大波长（低频）弹性波，未来将可广泛应用于汽车、航空航天、航海、生活等领域，是近年来所涉及的一种关键性研究技术。低频声学超材料在实际工程应用中面临低频、宽带、轻质、柔性、耐久性等要求，行业内尚处于理论研究转向应用研究阶段。当前声学超材料存在的弊端是：隔声频率不够低；带宽不够宽；结构复杂、厚重、硬质，不宜加工成型及轻量化应用。因此，设计一种轻薄、宽带、柔性低频声学超材料，将具有重要的实际工程应用价值。

发明内容

本实用新型的目的是规避现有声学超材料的弊端，设计一种具有轻薄、柔性结构特征的宽带隔声性低频声学超材料结构，拓宽隔声频带、提升隔声幅值，从而改善低频隔声特性。

按照本实用新型的技术方案，所述宽带隔声性柔性低频声学超材料结构，包括格栅框架、薄膜蒙皮、第一薄片和第二薄片；所述格栅框架由单个单元格经二维周期性延拓而成；薄膜蒙皮覆盖于格栅框架的一侧；第一薄片和第二薄片分布于格栅框架的单元格内，置于薄膜蒙皮的表面。

进一步的，所述格栅框架、第一薄片与第二薄片固定于薄膜蒙皮表面的同侧或异侧。

进一步的，所述格栅框架的单个单元格、单个第一薄片、四个第二薄片以及薄膜蒙皮构成隔声性柔性低频声学超材料结构的一个最小周期单元。

进一步的，所述格栅框架包括多条纵横垂直相交的条形骨架；格栅框架每个单元格为方形框架结构，边长a为30-140mm、宽度w3为4-20mm，厚度h3为1-5mm。

进一步的，所述格栅框架由乙烯-醋酸乙烯共聚物或三元乙丙橡胶材料制成。

进一步的，所述薄膜蒙皮的厚度h4为0.05-0.5mm，由聚酰亚胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙或硅橡胶材料制成。

进一步的，所述第一薄片为十字形，第二薄片为圆形，第二薄片分布于第一薄片与格栅框架之间。

进一步的，所述第一薄片的两臂垂直相交，每条臂的长度w1为20-80mm，宽度w2为2-8mm，厚度h1为1-5mm；第一薄片由乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶或亚克力材料制成。