[發明專利]一種聲學超材料輕量化設計方法及列車低頻降噪復合地板

有效

• 申請號: 202210038532.9
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114495884B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 張捷;李姜;郭少云
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G10K11/168
• 分類號: G10K11/168;B61D27/00
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 賀理興

本發明提供一種局域共振型聲學超材料輕量化設計方法，該局域共振型聲學超材料用于列車地板復合結構的低頻減振降噪，包括以下步驟，S1確定目標降噪頻率fsubgt;目標/subgt;；S2局域共振型聲學超材料的輕量化設計。本發明還提供一種列車低頻降噪地板，包括層疊分布的外地板和內地板，該外地板與該內地板之間連接有木骨，還包括局域共振型聲學超材料，該局域共振型聲學超材料固定于外地板、內地板或木骨中的一個或多個。本發明的優化方法能夠優化局域共振型聲學超材料的尺寸參數，實現局域共振型聲學超材料的輕量化。本發明的列車低頻降噪地板能夠針對列車車內某個特定的低頻振動和噪聲實現減振降噪，并具有輕量化的特點。

技術領域

本發明涉及列車地板低頻減振降噪技術領域，具體而言，涉及一種局域共振型聲學超材料輕量化設計方法，也涉及一種列車低頻降噪地板。

背景技術

傳統的列車地板復合結構通常在高頻具備很好的降噪性能，但是受到結構的“隔聲質量定律”限制，要想提高其低頻減振降噪性能就需要將整體結構設計得十分厚重。

列車的地板是一種復合結構，通常由外地板或稱之為底架(鋁型材)、內地板(木地板)以及填充于內、外地板之間的防寒材構成。為了起到支撐內地板的作用，內、外地板之間除了有防寒材，還有如木骨等連接件。這些連接件是傳播車外振動和噪聲至車內的關鍵部件。

現有已公開的專利名稱為“軌道車輛地板降噪結構及其方法”、公開號為CN103129570A的中國發明專利，該專利公開的軌道車輛地板降噪結構中，客室地板通過擋水板、密封接插件安裝在車體側墻上，在密封插接件上部、擋水板與車體側墻之間填充有吸聲材料，擋水板的頂端與車體側墻之間的螺栓連接處襯墊有橡膠緩沖墊，客室地板具有在兩層隔聲板之間襯墊一層阻尼材料的一體式結構。

但是，上述專利的降噪結構雖然可以起到一定的降噪作用，但是這種降噪結構主要對高頻(500Hz以上)起作用，對于高速列車車內低頻振動噪聲，特別是200Hz以下的振動噪聲的降噪效果差，并且和原列車地板相比，上述專利地板結構的質量更高，在列車輕量化上存在不足。

發明內容

本發明的目的包括提供一種局域共振型聲學超材料輕量化設計方法，其針對局域共振型聲學超材料輕量化而設計，能夠優化局域共振型聲學超材料的尺寸參數，實現局域共振型聲學超材料的輕量化。

本發明的另一目的包括提供一種列車低頻降噪地板，其針對列車地板的低頻減振降噪而設計，能夠針對針對列車車內某個特定的低頻振動和噪聲實現降噪，并具有輕量化的特點。

本發明的實施例通過以下技術方案實現：

一種局域共振型聲學超材料輕量化設計方法，該局域共振型聲學超材料用于列車地板復合結構的低頻減振降噪，包括以下步驟，

S1確定目標降噪頻率f_目標

分析該列車地板復合結構的振動傳遞率，根據該振動傳遞率的峰值，確定目標降噪頻率f_目標；

S2局域共振型聲學超材料的輕量化設計

輕量化的方法包括以下步驟，

M1根據局域共振型聲學超材料形狀，獲取該局域共振型聲學超材料的各獨立尺寸參數，計算初始質量m₀和初始固有頻率f₀，將各獨立尺寸參數作為初始變量；

M2對各獨立尺寸參數進行靈敏度分析，確定各獨立尺寸對局域共振型聲學超材料的固有頻率及質量的影響程度；

M3根據各獨立尺寸參數的靈敏度分析結果，結合局域共振型聲學超材料的具體應用場景的幾何條件限制，確定各獨立尺寸參數的變化范圍和局域共振型聲學超材料的質量變化范圍，并作為約束條件；