[發明專利]蜂窩-微穿孔薄膜復合結構設計方法

有效

• 申請號: 201910365851.9
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110085207B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 張翔;吳錦武
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172;G10K11/168;B32B3/12;B32B3/24
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明基于復合材料蜂窩板結構設計了一種新型電可調節吸聲性能的蜂窩?微穿孔薄膜復合結構，其設計步驟如下：根據雙層微穿孔板理論模型進行計算得出穿孔孔徑以及穿孔率對結構吸聲性能的影響；設計了一種可以通過控制外接電壓改變微穿孔參數的DE微穿孔薄膜；數值仿真和計算找到比較適宜調節的穿孔率調節范圍。本發明設計方法原理簡單，只需在傳統的蜂窩結構中部分添加該結構就可以起到可調節吸聲峰值的特點。實用性強，易操作推廣。

技術領域

本發明屬于蜂窩-微穿孔薄膜復合結構的低噪聲設計方法，特別涉及一種電可調節吸聲頻率的蜂窩-微穿孔薄膜復合結構設計方法。

背景技術

蜂窩夾層復合結構是一種在保留了相應物理性能的同時具有輕質特性的被廣泛應用于航空、建筑工程領域的結構。普通的蜂窩夾層板結構具有隔聲的特性，為了達到吸隔聲一體化的設計，就需要使用額外添加的多孔材料來達到吸聲的目的，這就造成了大量額外的結構重量，對于航空、建筑領域來說無疑是一個致命的缺點。因此研究蜂窩夾層復合板結構在保持質輕前提下的低噪聲設計方法，對蜂窩夾層復合板結構減振降噪研究來說具有重大意義。現有的普通圓形蜂窩夾層板結構(如圖1所示)是由上表面板1與下表面板2中間夾有蜂窩芯6而組合構成。

由于蜂窩夾層復合結構自身具有隔聲性能，再借助微穿孔吸聲結構，就可形成蜂窩-微穿孔復合結構，是提高蜂窩結構低頻吸聲性能的有效途徑。近年來，眾多學者對此展開了深入研究。由微穿孔板吸聲原理可知，微穿孔板結構的板厚、空腔深度、穿孔孔徑以及穿孔率大小均能影響結構吸聲性能，即吸聲系數和吸聲峰值處的頻率。從現有研究成果來看，傳統的蜂窩-微穿孔復合結構一旦組裝完成，蜂窩夾層結構對于噪聲的吸收就具有固定性，不改變蜂窩-微穿孔復合結構內部形狀，難以實現隨時可調節復合結構吸聲系數和吸聲頻帶。不適用于現代生活生產各領域中多變的環境噪聲。

而介電彈性體(DE)材料，為電子型電活性聚合物(EAP)的一種，使用電場或庫侖力作為驅動力。即在上下表面覆蓋柔性電極的DE材料兩側加以靜電壓作用后，材料在水平方向上擴展延伸，在垂直方向上收縮變小。當使用一種DE材料制作成微穿孔薄膜，通過對材料施加一定的電壓致使材料發生形變，從而引起微穿孔孔徑以及穿孔率同時發生變化，最終就可以達到可調吸聲頻率的目的。

蜂窩-微穿孔復合結構較一般結構特殊，主要是其微穿孔部分起較大吸聲作用。因此在不改變蜂窩-微穿孔復合結構整體布局的情況下，直接通過改變微穿孔板穿孔孔徑及穿孔率可使蜂窩-微穿孔復合板結構實現可調吸聲頻率，從而有效控制噪聲。

發明內容

本發明針對蜂窩-微穿孔薄膜復合結構受到自上而下的垂直激勵情況，提供一種新型的蜂窩-微穿孔薄膜復合結構設計方法，使DE薄膜制作成微穿孔結構，安裝于蜂窩中心，通過材料良好的介電性能，對穿孔薄膜兩側施加一定電壓，致使薄膜在延展方向發生變化，從而使穿孔孔徑發生變化，同時由于孔數一定，DE微穿孔薄膜的穿孔率也將發生變化，孔徑與穿孔率的變化均起到了調節結構吸聲性能，且達到復合結構質輕的目的。

本發明解決其技術問題采用以下技術方案。蜂窩-微穿孔板復合結構設計方法，包括上表面板和下表面板及其中間夾有的蜂窩芯，其特征在于，在蜂窩芯內部設置有DE微穿孔薄膜，該DE微穿孔薄膜上下兩側鍍有柔性電極且通過引線與外部的電壓發生端相連接；其設計步驟如下：

1)上表面板使用微穿孔板與DE微穿孔薄膜構成雙層微穿孔板結構，由馬氏理論推導得到的雙層微穿孔板理論如下：