摘要本项目提出了两种基于粘弹性阻尼的轻薄高隔声隔层设计。采用金属铝板与线弹性阻尼层粘合的方式，设计产品在中低频的宽频率范围内取得了良好隔声效果，解决了轻薄结构低频隔声性能差的难题，材料物理性能优异且价格合理，结构稳固性较好，且能够适应复杂多变的建筑噪声环境，安装方便，耐久性好。该设计能有效抑制与人居环境密切的公用与民用建筑周边噪声辐射；为建筑周边高能效、低成本、低噪声的隔声设计与应用提供有力参考，具有广泛的产品化推广价值。

　　在本项目的研究过程中，形成了一套粘弹性阻尼复合高隔声材料的设计方法，采取驻波管仿真-驻波管实验-实际环境仿真-实际环境实验的依次推进，通过有限元数值仿真模拟与实验室实验对结果进行互相验证不断优化改型，可在设计阶段避免大量的数值仿真和实验样品制作与测量，实现节约设计成本、缩短设计周期的目的，满足不同的隔声需求。关键词：噪声抑制，粘弹性阻尼，轻薄隔墙，有限元仿真

　　3正入射实验的有限元仿线被动约束层阻尼(CLD)的数值模拟与实验参数选择11

　　我国环境保护部门所进行统计的《2020年中国噪声环境污染防治报告》中明确指出,在各污染环境因子和主要问题的举报中,噪声和扰民问题的总量约为38.1%,排名各污染环境因子的第2位。随着我国城镇化的发展，噪声污染的增加与人民对良好居住工作环境的需求之间的冲突日渐严重。相比之前更多关注与重视的水污染，大气污染，噪声

　　污染的防护与治理面临巨大考验。报告还给出了功能区，道路交通，区域声环境质量的昼间与夜间检测结果与评价，对照《声环境质量标准》(GB3096-2008)和《环境噪声监测技术规范城市声环境常规监测》（HJ。报告中明确指出,在以上几个不同的场景中,昼间监测结果的达标率均高于90%,但夜间达标率并不理想,尤其在道路交通区域的夜间达标率仅为51.4%。在数据报告中呈现,所引起的噪声问题主要有三个来源,分别为工业噪声、建筑施工的噪声以及其他社会经济活动的噪声。防空治理大气噪声污染,是当下我国环保事业与提高人民生活质量所需要关注的关键问题。

　　由于我国建筑行业在高速发展并日渐成熟,新的建材,施工工艺,装配式建筑的应用也随之增加,面对正在快速成长变化中的建筑行业现状,我们也随之关注到了建筑材料及其他建筑主体构件在室内隔声降噪方面的应用。20世纪80年代，制定并正式颁布的GBJ121-88《建筑隔声评价标准》，规范了如何评价建筑物和其他建筑主体构件的隔声性能，评价其隔声等级。并在2005年，进一步的修订并形成为标准GB/T50121-2005《民用建筑隔声设计规范》，使用了计算权值的传声损失，Rw，来对各种民用建筑材料和民用建筑工程主体内部构件的建筑隔音吸声设计性能和安全作用进行了严格评价，计权传声损失既能反映普通构件隔声性能曲线的数值化，也能反映人耳听闻时对不同频段不同类型声音的听闻感受差异。

　　轻薄隔断作为目前建筑技术发展的趋势，具有节约建筑空间，施工工艺简单高效，成本低廉的优点。但是随着轻薄隔断的应用，其由于质量定理的限定，所具有隔声效果差的问题也越发难以避免。而随着人们对工作环境，居住环境的声私密度的要求越来越高，设计一种具有优良隔声性能的轻薄建筑隔断越发重要。

　　声波遇到建筑墙体或其他构件时，会在其表面上发生透射和反射，其中不能透过建筑结构继续向前传播的声能，被看作该建筑结构的隔声凉。使用传声损失R，或投射损失TL，来衡量不同结构对声音的阻隔能力强弱。传声损失R被定义为，如式1：

　　根据墙体隔声的质量定理,对于一个单层匀质密实的墙,它的传声损失可以接收两个因素的影响,分别是因为其入射噪音和声波产生的频率及其在墙体表面的密度,质量定理明确指出,面积的密度越高,墙体隔声效果就会变得更好。

　　式中，R—传声损失，dB；M—墙体单位面积的质量，kg/㎡；?—频率，Hz。

　　根据星空体育 星空体育平台式2可以计算得到，在面密度M或者入射声音的频率f都将要增加一倍的情况下,传声损失都会增加6dB。《建筑隔声评价标准》中,引入了准确计权建筑传声损失的RW，用于准确评价高层建筑物和附属构件的建筑隔音噪声物理性能。单值计算评估和测量Rw的单值计算基本方法就是通过对建筑构件整体隔音吸声噪音频率稳定性质标准曲线和构件隔音噪声频率标准性质曲线的单值分析结果进行单值对比计算得出。

　　为评估同一建筑构件对不同频谱类型声源的隔音效果差别,规范中介绍了两种频率的修正测定量C和Ctr。其中C为日常使用中的噪声频谱修正测量,考虑到的是中高频组成分比较多噪声源对其实际的隔声性能的直接影响;Ctr为交通噪声的频谱校准值修正测定数据,考虑到的是以低中频噪声为主要特点的噪声来源对其实际的隔声性能产生影响。这两类噪声的典型噪声源应该采用不同的频谱修正来对数据进行处理，两个参量对频谱修正量的适用声源类型进行了分类。

　　我国现在施行的技术规范推荐使用不同情况下的计权传声损失和频谱修正量来对建筑构件再不同工作环境的隔声效果做出评估，结果以Rw+C或Rw+Ctr的形式进行计算和表达，这样可以使得隔声评价标准进一步符合建筑结构对拥有不同频谱特点的声音的实际隔音降噪效果的评价。

　　现在，我国在评价建筑结构对于空气声的隔声性能的时候，普遍使用两种频谱修正量（C和Ctr），这两种修正量基于声压级差的空气传声损失。这两种参量的选定基于国际标准ISO717－1[11]，一定程度上可以体现空气声通过建筑隔墙的时候的损失情况。在对隔声性能的评价中，隔声评价量参数与人的听闻感受，并不能完全一致。人类耳朵对于声音的听闻和感受,对于不同频率的噪声敏感性程度也是不一样的，因此实际隔声性能不仅仅决定于各各频率的传声损失的大小，还与噪声源的频谱特性有关。

　　1995年，我国学者张明泽提出，使用A声级噪声评价参量可以使评价计算更为简洁，方便，A计权在环保检监测，工业生产中广泛使用。但对于不同的情况下，由于噪声评价的目的及使用环境不同，并且所评价的结构环境具有多样性和局限性，为了使得噪声评价更为合理，便于其在生产生活中发挥更好的作用，应当结合多种噪声评价参量，综合评价该噪声的烦恼程度，这样得到的噪声评价结果，才更具有实用性[12]。

　　赵忠峰等人在2005年之后的研究过程中指出，在对空调的响度进行评估计算时。室内室外噪声响度在空调的运行工况与停止工况之间，二者响度差距达到了6sone，而A计权中仅相差2dB左右。这项研究表明，当评价低频噪声占主导的噪声时，如本研究中的空调噪声情况，只采用A计权作为评价指标，可能使得对噪声的评价结果出现偏差，不能较好得反映人的听闻感受。在这种情况下，使用响度作为声学指标，可以更准确得反映人对噪声产生的烦扰程度，贴合人的听闻感受[13]。

　　2005年，德国人Neubauer以语言声等作为声信号，在隔声实验中研究经墙体隔声前后，声源室和接收室的声压级和响度级变化。结果发现，基于声级差的传声损失与主观感知存在一定差异，计权传声损失并不能获得主观隔声效果一致的评价。主观传声损失的感知与背景噪声和人耳绝对听阈均有关系。同时提出与特征响度相关的隔声评价模型，认为主观评价对墙体传声损失研究具有重要的意义[14]。

　　年，韩国学者Park和Bradly采用20余种墙体和不同类型噪声声源，研究主观烦恼度、传声损失、响度等声学指标间的关系。得出计权传声损失和主观上的隔声效果存在差异，传声损失的大小与噪声类型有关。针对不同类型声源，在计权隔声参量的基础上提出多种频谱修正量后发现，不存在一个单值隔声评价量对所有类型噪声均适用，也不存在一种频谱修正曲线对所有类型噪声均适用的情况[15-16]。

　　年，Rasmussen对欧洲多个国家采用的不同类型隔声评价指标进行比较发现，噪声的低频部分对主观上感知的隔声效果有较大程度的影响，并建议将标准传声损失参考频率的低频值从100Hz扩充至50Hz。他认为响度等心理声学评价指标更适合建筑构件的隔声性能评价，因为人耳对噪声的主观感知除了与噪声信号强度大小有关外，还与掩蔽效应，噪声的频谱类型等声学特性有关。相比于声压级，响度等心理声学参量更能反映这些特征对于人耳听觉的影响[17]。

　　2016年,王蒙蒙等人以噪声响度级差来评价建筑物墙体的隔声性能,将建筑物墙体隔声频率特征曲线用来作为一个滤波器的频谱,对4种不同类型的建筑噪声声源进行了滤波,由其滤波前后的噪声信号,计算出其隔声响度的级差。通过对20余种建筑墙体进行研究后发现:计权传声损失与隔声响度级差单值评估结果之间存在着较大的差异,响度级差能够同时反映建筑噪声的频谱类型及其隔声的频率特征对于建筑物隔声效果的影响[18]。

　　在此课题研究基础上,金瑞等研究人分别采用主观语义评价细分的方法,对经噪音隔声后影响建筑主体构件内部噪声的烦恼和响度干扰级差关系进行了大量主观性语义评价和噪声实验,结果表明未经隔音噪声响度干扰级差和影响建筑主体构件内部噪声的烦恼度之间仍然具有较高的数量相关性[19]。

　　综以上几项研究可知，对于仅使用声压级差的空气声隔声评价量在评估建筑结构的隔声性能时，与人耳听闻的主观认知的隔声情况有一定的的差距[20]。反而使用响度的空气声隔声评价量更能反映人耳听闻的主观认知。王蒙蒙的研究团队使用滤波模型模拟建筑隔墙的隔声过程，在将计权传声损失转化成隔声响度级差，尚未在实验室中对构件的响度级差进行实际测量。

　　轻薄隔断作为目前建筑技术发展的趋势，具有节约建筑空间，施工工艺简单高效，成本低廉的优点。但是随着轻薄隔断的应用，其由于质量定理的限定，所具有隔声效果差的问题也越发难以避免。而随着人们对工作环境，居住环境的声私密度的要求越来越高，设计一种具有优良隔声性能的轻薄建筑隔断越发重要。

　　随着城区的不断扩张，人们对于安静生活环境的需求也在不断增大，而由建筑周边的噪声污染开始深刻影响到了人们的生活，成为了我们不得不正视的问题。目前已经发展的建筑噪声治理措施主要分为主动降噪和被动降噪。主动降噪措施采用有源控制系统对噪音进行干涉相消；而被动降噪措施主要是指在房屋结构中加入隔振垫、隔音层和隔声罩等“隔绝”声音的结构，主要有消声，隔声，吸声三个主要部分。

　　以此为由，提出了我们的研究目标。我们以典型性噪声环境的酒店为例，选取具有各向同性的金属隔层，开发设计以粘弹性材料为基础的轻薄高隔声复合结构，可用于实际的生产实践中，为使用者营造更舒适的建筑声环境。

　　在隔声降噪领域，现阶段常用轻质被动式约束阻尼隔声技术。其主要采用的是阻尼复合板，一般是将粘弹性阻尼材料粘合或涂在刚性薄板上，其主要作用是将板的动能转化为热能来减少薄板的振动。

　　粘弹性指流体的是指对于流体的粘滞和压缩以及弹性的综合物理性质，而粘弹性材料则是一种专门为阻尼层而使用的材料,其动力学性能（剪切模量、损耗模量、损耗因子等）受频率、温度、变形形式及变形幅值的影响。所以当不同层结构之间产生较大振动时,黏性和弹性的涂层结构可以通过剪切或者振动变形,从而大量消耗一定的结构振动力和能量。粘性和弹性固体材料的储存性能模量和损耗模量可能会因为振动频率的不断增大而有所减小。

　　对于阻尼复合板的研究从上个世纪60年代开始，Ford等人用实验的方法获得不同刚度的粘弹性材料复合板的隔声量，实验结果表明刚性面之间选择较厚较软的粘弹性材料会获得较高的隔声量。国内外许多科学专家和权威学者已经对于具有粘性粘弹性固体材料的各种本体结构空间关系研究问题已经进行了深入的理论研究,目前常用的具有粘性粘弹性固体材料的各种本体结构空间关系研究模型主要包括有一种串联复合形式的模型Maxwell这类模型与一种并联复合形式的Kelvin模型，Maxwell这类模型只用于能够准确地地描述具有粘性的弹性固体材料的松弛振动特性及其具有储能模量密度G1随振动频率密度k的变化趋势,而不能确切地将其用来准确描述具有粘性的弹性固体材料。弹性金属材料的介质蠕变疏松物理本征特性和其材料损耗影响因子模量Z随材料振动温度频率函数k的温度改变变化趋势；Kelvin储能模型虽然已经能够准确地地描述各种粘弹性金属材料的介质蠕变物理特征,但是却已经无法准确地充分反映其粘弹性金属材料的介质疏松物理特征和材料损耗影响因子模量Z、储能模量G1随振动频率函数k的温度变动变化趋势二者都已经无法能够充分体现材料温度k的变动对于各种粘性粘弹性金属材料的热动力学和材料机械运动性能的直接影响。

　　近年来由于我国计算机科学和技术的进步与发展,数值分析法因其更准确地计算更加广泛应用,逐渐使得研究人员选择了一种对约束式阻尼复合板的隔声特性进行研究。冯梓鑫等通过有限元模拟综合实验测量的有限元方式,认为粘弹性阻尼层的质量改变对于复合板的隔声性能只是一个重要的影响,并且只体现在质量的增减上,不会涉及多层间相互耦合。上述文献很少有关于在约束层阻尼复合结构中粘弹性材料的噪音和振动模型研究,在约束层阻尼复合结构中粘弹性夹层对整体建筑物隔声特性的影响机理并没有非常清晰地进行描述。

　　实验室前期沈翀等负责人在前期研究指导工作中,通过针对有限元件的仿真和高频模拟研究,分析结果得出由于粘弹性复合材料对于约束阻尼复合基体结构声波TL的高频振动模态影响不严格性并遵循材料质量定律:粘弹性复合材料与入射板子用胶水紧密结合粘结一个是从声波输入入射板材和透射板材,使它们二者之间的相互振动影响是双向同相,同时粘弹性材料的剪切方向的形变不仅可以大量有效消除入射噪音,而且通过有效减少透射能量有效促进了从声波输入入射板和出射板之间的相互振动,很好地有效遏制了约束薄层阻尼复合基体结构中中低声波和高频透射板表面板的相互震荡;此外,粘弹性复合材料中还可以通过直接使用由于约束薄层阻尼复合基体结构在高频振动模态下所振动引起的声波TL从低频谱谷向高频声波移动,大幅度地有效改善了薄层复合基体结构的比较低频声波阻隔性能。也就是说，CPL的每层板独立振动导致其隔声性能受到每层板的振动模态的控制，而粘弹性材料可以弥补CPL高频隔声很差的缺陷。

　　粘弹性阻尼材料主要指的是一种高分子聚合物和各类添加剂的复合结构体系,它们的阻尼特性主要是来自聚合物的内能。粘弹性阻尼材料也具备了粘性液体消耗能量的本领和弹性固态材料的储能本领。当一定的外界作用力在粘弹性聚合物上时,集成体内部会产生拉伸变形、弯曲变形及剪切等变形,作用于这些聚合物的弹性组件所有成分的机械能以一定位能的方式贮藏起来,外力经过去除再次释放回来,重新从外界返回,恢复了弹性;粘性组分的机械动能不得返回到外界,转化成热能而使之消散,产生塑性变形,振动幅值会因时间的推移而迅速减小。通过预测和近似地估计了单层建筑墙板的间隙隔声流量,一般使用的质量定律,适用于吻合谷现象和共振以外的频率范围。墙板表面的密实度越高,其隔声效果就越好。当面密度或者就是频率提高一倍时,隔音性能参数R都将增加6分贝。即:

　　存在两种不良的对隔声不利现象,强迫共振现象和吻合谷现象。任何一个隔声的构件都必须具有自己本身的的隔声共振频率,一旦外部的声源频率和它的隔声谷的频率相等时,构件便可能会发生震动或者加剧,造成隔声性能的减少或者下降。

　　因声波在隔墙中入射的角度所造成的声波影响作用和隔墙中弯曲的波形传播的速度吻合从而导致隔声流动率减慢的一种现象,称为吻合谷现象。吻合谷现象的吻合谷频率是由刚密度大小决定的,用不同密度和刚度的金属板可错开吻合谷现象的低谷，从而弥补缺陷。粘弹性材料复合板能较好弥补线弹性材料的低谷吻合谷现象。用粘弹性夹层连接两块板，可以减少两块板间的共振，实现错开低谷。

　　但是,当声波的频率值小于，不产生吻合谷现象，弯曲波对隔声性能的影响并不显著。当一个声波的频率等于或大约等于频率时，将会产生吻合谷现象，的定义如下：

　　式中：为一个正常室温温度环境条件中的一个空气声波横向波速(在正常室温温度下340m/s);为一个建筑隔

　　墙的泊松比；为建筑隔墙的厚度(m)；为建筑隔墙的弹性模量；为建筑隔墙的纵向波波速(m／s)。[1]

　　材料耐热阻尼度的特性系数可由材料损耗模量因子系数描述,损耗模量因子系数指的也就是在一定温度应变的作用力的相互作用下,应变和储存功能反应周期中两个相位之间差角的正切值,其中差值均为或等于损耗模量和应变储能模量的值之比。损耗的驱动因子越多,材料阻尼性能越好。

　　本构关系，即应力张量和应变张量之间的相互关系。一般意义上,指将描述连续介质运动和变形的参数与描述连续外力运动的参数进行联系在一起来的一组相互作用的关系式。具体讲,指将应变张量和应力张量相互关联的一组方程,也就是本构方程。

　　粘弹性材料的本构关系比较复杂。目前常用的粘弹性材料本构模型（材料的应力-应变模型）有：

　　Maxwell模型认为,粘弹性材料可以等效为一个弹簧和一个粘壶元件相串联而成，其本构关系为：

　　式中，和指粘弹性材料的剪应力和剪应变；和指由粘弹性材料性能确定的系数。在简谐应变的激励下，由以上的本构关系式可得：

　　式中，和分别指储能模量（剪切模量）和损耗模量；指损耗因子，用于描述粘弹性材料的阻尼性能，越大，材料阻尼性能越好，越小，材料阻尼性能越差。

　　该模型能够描述粘弹性材料的松弛特性及储能模量随频率k的变化趋势,而不能确切地描述粘弹性材料的蠕变

　　特性及损耗因子随频率k的变化趋势,并且没有体现出温度对粘弹性材料力学性能的影响。

　　Kelvin模型认为,粘弹性材料可以等效为一个弹簧和一个粘壶元件相互并联而成，其本构关系为：

　　式中，和指粘弹性材料的剪应力和剪应变；和指由粘弹性材料性能确定的系数。在简谐应变的激励下，由以上的本构关系式可得：

　　式中，和分别指储能模量（剪切模量）和损耗模量；指损耗因子，用于描述粘弹性材料的阻尼性能，越大，材料阻尼性能越好，越小，材料阻尼性能越差。

　　Kelvin模型能够描述粘弹性材料的蠕变特性,但不能确切地描述粘弹性材料的松弛特性及损耗因子、储能模量

　　标准线性固体模型就是把粘着的弹性材料等效成为一个弹簧与一个kelvin元件串联。目前国际上最早的标准线性固态模型可以准确描述各种粘弹性材料的蠕变和松弛特征,但却无法确切描述频率对各种粘弹性材料动力学性能的影响规律,并没有直接体现在温度上。

　　基于广义分数导数模型:由于该类导数模型可以在较宽的频率区间内准确地描述各种粘弹性材料的动力学性质,而且确定该类导数模型所必须要求的实测参数较少,因此被普遍认为是一种可以比较精确地描述各种粘弹性材料的本构关系。

　　四参数模型:该四个参数模型可以描述频率对粘弹性材料热力学和性能的影响,但没有直接体现温度的作用,而且四个模型中各项参数之间的物理含义不明确,计算公式较为繁杂,因此在实践和研究中很少被广泛采用。

　　考虑环境温度影响的有限元模型:在该模型中,环境温度t的影响通常是以存储在粘弹性材料中的初应变能量的形式呈现出来,进而直接影响到材料的性质。尽管模型同时兼顾了温度、频率和应变幅值对粘弹性材料动力学和机械运动性能的影响,较为精确,但是该模型比较复杂,应用看上去也就比较困难。[2]

　　3正入射实验的有限元仿线数值计算理论为了构建粘弹性阻尼复合板的声学模型，需要得到阻尼夹层的动态力学参数.

　　使用动态热机械分析法(简称DMA测量法)使我可以准确地快速测量在一个样品常温下10~8kHz温度范围内的储存耗能模量和损耗模量，在使用时温等效原理的方式下，通过WLF公式进行计算，并且我在考虑到粘弹性金属材料之间的储能本构反应关系后我选择了Kelvin-voiglt模型，可以快速获得弹性材料的储能损耗反应因子和松弛反应时间。同一种流体动力学松弛的现象即使我们可以在更高的温度下直接利用有效短暂的时间内进行观察得到,也甚至我们可以直接利用更低的温度下及更久的时间内进行观察得到，故提前升高的温度和延长观察时间对于分子的运动都是等效的,这个有效的现象可以通过借助转化因子的方式来进行实现。借助于转化因子能够把某一特定温度下被检测出来的力学数据转化为另一个特定温度下却又不同的时间区域范围内的力学数据,这正是时温相互等效的原理。TTS可借助WLF公式中的转换因子来实现，即借助于可将在可将在特定的温度(实验温度)下检测计算出来的粘弹性数据进行转换。

　　Williams-Landel-Ferry公式(简称WLF公式)是这是一个广泛用来用于描述物体松紧受力时间和运动温度之间的代数关系。其中松弛的作用时间主要指的是科学用来解释指某一物体在体外受力下物体发生收缩变形,外力使其释放或变形解除后其所使用的物体内部材料恢复正常物体运动物理状态的一个过程。它已经是中国现代化学高分子物理学中一个十分重要的基础实证理论性经验计算公式。其中，C1、C2作为两个符合实际应用经验性的测量参数，取决于两个函数参考值对温度Tr的取值，且其相互之间的乘积为确定值(C1·C2≈900)，与自由粒子体积的热力学膨胀温度系数密切关联相关。

　　根据自由分子体积计算原理,某一定物理温度下的高聚物在其内部的分子实际自由体积等于该高聚物分子本身所固有的实际体积和自由分子体积及自由分子体积之和。液体的固定粘度于本身的自由度与体积有机常数相关,其中与粘度的变化关系为：

　　其中A和B为常数，f为自由粒子体积分数。实验结果表明，实验的分析结果显示,对于几乎每一种磁性材料来说，B≈1。测量温度的与自由粒子体积分数相同的随时间的温度关系式我们可以通过定义表示为：

　　动态热机械分析法主要原理是通过设计使得一种样品在一个特定程序所需要控制的特定温度下,并对其温度进行运动施加一种单频或多次的时间振荡振动力,研究处于该温度样品的储存机械力和运动函数行为,测定它们的储存热能模量、损耗模量及其其损耗运动因子及其伴随着样品温度、时间和振动力的频率变化及其频率之间的运动函数变化关系。可以广泛用来用于测量各种粘性或弹性结构材料的流体力学振动特性及其材料对应振动时间、温度或振动频率等的相互影响。

　　隔声量（TL）是指声波入射到无限大建筑隔墙时,进行的入射声强度等级与透射声强度级的差。传声投影的损失大约等于平方声压投影系数,除以10为底值的对数，标准计量单位为贝尔（B）。但通常也会采用分贝(dB)为主要计量单位。

　　传递函数公式定义了作为在零初始时间条件下的一个线性时间体系运动响应(也就是说输出)响应量的拉普拉斯变换的比值。公式为

　　COMSOLMultiphysics以有限元法则的模型为其理论基础,通过对偏线性微分方程(一个单场)或者多个偏线性微分方程的数组(一个多场)可以进行模拟求解,从而我们可以轻松实现对真正的化学物理和自然化学世界现象的系统计算和模拟仿真,用一种基于数学的计算方法对真正处于世界物理中的化学物理和自然化学中的现象可以进行模拟求解。

　　采用有限元分析软件Comsol二维建模，采用四截面法，声压场取线平均值，结合国家标准《GB/Z22764-2011》中隔声量的计算，通过求通道之间的传递函数来求构件的隔声量。建模如下图：

　　阻尼式各种复合材料结构主要原理是对各种阻尼复合材料的涂层和复合材质结构的设计综合性进行分类,因而对阻尼式各种复合材料结构的设计研究一般来说是基于各种层合材料结构设计理论和其他材料相关的综合计算分析方法。层合板的外壳结构理论由于其结构参数相对复杂较多,难以直接对其进行层合求解,且实际中的结构比较复杂,因此在实际的建筑工程设计应用中很少有人直接采用限元解析法的方法直接进行层合求解,通常都指的是以各种层叠复合板的外壳结构理论案例为主要采用有限元解析方法的层合理

　　以论文为依据,运用有限元法可用来准确求出分解层次复合立体结构理论中的具体结构问题。采用有限元法可以进行结构求解首先我们们就需要通过方法建立一个基于有限元的结构模型,弹性-粘度粘着结构弹性模型复合划分结构模型中的每个有限元采用建模法的方法大致来说可以将其细分为两种:一种也就是整体分层复合划分模块单元(有

　　时也可以叫分层复合划分单元建模法)和一种也就是复合整体分层划分模块单元(又称整体单元法)。[3]

　　有限元分析（FEA，FiniteElementAnalysis）主要使用了一种数学近似的分析技术对模拟现实数学物理(同时包括数学几何及其他载荷系统工况)过程中的载荷系统(同时包括数学几何及其他载荷工况)现象进行了数学模拟。通过设计运用简单而且几乎能够相互作用的变量元素(函数即变量单位),就可以能够通过使用有限或者无穷存在数量的一个未知数变量函数去快速逼近一个无穷或者不可能存在一个未知数变量的现实数学系统。有限元问题分析法主要用途是指在使用较简单的的问题函数来求解代替复杂的物理问题之后再对其进行分析求解。它将作为求解域的基本概念可以看成为它是由许多个被叫做互连有限元的小型代数互连子域共同推导组成,对每一个互连单元都只需要分别假定一个合适的(比较简单的)近似域和解,然后通过这个推导过程来帮助求解这个互连领域总的满足条件(其中例如子域结构的均匀性和域的平衡条件),从而最终可以得到这个领域问题的近似解。因为实际的近似问题被较简单的近似问题所直接取代,故此这个问题解决的不是精确性的解,而是可以接受近似的精确解。

　　COMSOLMultiphysics以有限元理论的模型为其仿真基础,通过对偏线性微分方程(单一场)或者多个偏线性微分方程的数组(复合场)可以进行模拟求解,从而我们可以轻松实现对真正的化学物理和自然化学世界现象的系统计算和模拟仿真,用一种基于数学的计算方法对真正处于世界物理中的化学物理和自然化学中的现象可以进行模拟求解。

　　为建立粘弹性阻尼复合板的声学模型，需要得到阻尼夹层的动态力学参数。使用DMA测量法测定粘弹性夹层材料的动态力学参数.

　　测量结果得到，该材料是典型的粘弹性材料，储能模量和损耗模量随着频率增大而增大。在1000Hz以后，损耗因子保持在1.5和2.5之间，阻尼性能相对稳定。

　　引用国家标准《GB/Z22764-2011》中隔声量的计算，利用matlab处理分析数值模拟结果。使用四个传声器法，分别取四条线中的声压场的线平均值，计算隔声板的隔声量，d为隔板厚度；s1为靠近扬声器侧的传声器1和2的间距；s2为远离扬声器侧的传声器3和4的间距；l1为传声器2与试件表面的间距；l2为传声器3与试件表面的间距改变最右端边界（取软边界与硬边界两种边界），得到两组声压场数据。结合隔声量计算中的二次测量法。

　　在matlab中完成上述计算，得到频率-TL的相关曲线隔声板记录方式的几点说明

　　范例：DJD2-8指从入射端到出射端，复合板依次由2mm铝板，1mmDJD胶夹层，8mm铝板组成。未做特殊说明时，粘弹性夹层均为厚1mm的DJD胶，

　　针对东南大学建筑声学实验室驻波管实验仪器的实际尺寸，在有限元仿真软件Comsol中进行仿真建模，本部分以声振耦合、约束阻尼复合结构的隔声性能机理为理论基础，采用有限元法的数值计算原理，运用comsolmutiphysics多物理场仿真平台，对建筑声学实验室驻波管实验仪器添加约束阻尼复合结构的后的隔声性能进行数值模拟。

　　a)选用压力声学，频域（PressureAcoustics,FrequencyDomain）、固体力学（SolidMechanics）、两个模块。其中压力声学，频域模块，增加了平面波声源，作为实际测量中的扬声器，设定其幅值为1Pa；

　　b)固体力学模块添加粘弹性材料；压力声学，模块设置管壁表面为反射硬声场边界，末端海绵吸声为软边界，模拟四周亚克力壁体与末端开口或吸声海绵对声场的影响。

　　c)设置多物理场耦合。该模型需要设定2种声—结构边界的耦合：a.压力声学，边界元—固体力学；b.压力声学，频域—固体力学。图2-1示意了多物理场耦合的域选择。

　　d)网格剖分。网格决定了求解结果的收敛性，该模型固体力学模块的域属于薄壁型，需要进一步细化处理。

　　f)结果可视化。在派生值中建立线平均值选项，选择距离四个麦克风处的四条评估线，设定表达式为pabe.Lp

　　（有限元下的声压级）。分别设定应力（solid）、声压级（pabe）的三维绘图组结果显示。

　　参数设置比例与实验中驻波管一致。（第一个传声器到第二个传声器之间为5cm，第三个传声器到第四个传声器之间为5cm，第二个传声器到隔板之间为26cm，隔板到第三个传声器之间为10cm。）四个传声器分别取四条线中的声压场的线平均值。

　　参数设置与二维相同（第一个传声器到第二个传声器之间为5cm，第三个传声器到第四个传声器之间为5cm，第二个传声器到隔板之间为26cm，隔板到第三个传声器之间为10cm。）采用域点探针的方法，四个传声器分别为四个域点。

　　对2mm单层铝板（表示为AL2.0）作仿真数值模拟与实验，验证模型的可信度。

　　二维模型的曲线与实验曲线拟合得更好，由于驻波管模型具有不错的对称性，选用二维模型可以极大的优化计算，且具有不错的可信度。

　　实验与二维仿线Hz处出现谷值，但实验结果在1050Hz处，出现第二处谷值，而二维仿真不存在这一谷值，可能是高阶振动模态产生的共振谷。

　　增加铝板的层数，其中后一块板的厚度为前一块板的厚度之和，及若板符合传统质量定理，则TL值应以等差序列增长，可见多层板具有更优的表现。

　　粘弹性复合板的谷值处频率位于两块不同厚度的板之间，且TL值大于两版的最低值。粘弹性似乎中和了两块不同厚度铝板TL的谷值，使得复合板在低频段拥有更好的隔声效果。

　　仿真结果表示，低频部分的TL值基本由最厚的板决定，三种板低频部分性能相似，但1-3-6综合隔声情况优于另外两种板。

　　1-9改变DJD层厚度的仿线表示从入射端到出射端，复合板依次由1mm铝板，1mmDJD胶夹层，9mm铝板组成。

　　1-DJD2-9表示从入射端到出射端，复合板依次由1mm铝板，2mmDJD胶夹层，9mm铝板组成。

　　1-DJD4-9表示从入射端到出射端，复合板依次由1mm铝板，4mmDJD胶夹层，9mm铝板组成。

　　4-6改变DJD层厚度的仿线表示从入射端到出射端，复合板依次由4mm铝板，1mmDJD胶夹层，6mm铝板组成。

　　4-DJD2-6表示从入射端到出射端，复合板依次由4mm铝板，2mmDJD胶夹层，6mm铝板组成。

　　4-DJD4-6表示从入射端到出射端，复合板依次由4mm铝板，4mmDJD胶夹层，6mm铝板组成。

　　Figure仅改变粘弹性夹层的厚度（4-6）结合仿真的结果，初步确定以下规律：1、改变入射的正反方向，TL不变；

　　对比单层铝板驻波管仿真结果和实验结果的TL曲线，验证comsol二维驻波管模型可行性。

　　用三层夹板做仿真模拟和驻波管实验，改变入射的正反方向，测量对比两次的TL曲线。

　　用三层夹板做仿真模拟和驻波管实验，改变中间DJD材料的厚度，分别测量TL曲线空管实验：

　　可见在无隔声板时，TL在实验区间内均为稳定的0值，说明实验装置，实验环境，与TL计算程序均无问题。

　　受实验室器材几何尺寸限制，在1700Hz以上的区间，不再存在稳定驻波，因此之后的实验中均选择0-1600Hz区间。

　　实际驻波管结果在1050Hz处，出现第二处谷值，但在2维数值仿真中没有出现，认为可能是高阶振动模态产生的共振谷。第一处共振谷频率符合较好，幅值略有差距。

　　实验曲线趋势大致与仿真模拟结果相似，层数增加带来的TL值增加基本符合质量定理的规则。

　　2-DJD1-1表示从入射端到出射端，复合板依次由2mm铝板，1mmDJD胶夹层，1mm铝板组成。

　　2-DJD2-1表示从入射端到出射端，复合板依次由2mm铝板，2mmDJD胶夹层，1mm铝板组成。

　　由实验与仿真看出，增厚DJD层，由于质量定理，整体传声损失会有所提高，但对谷值的频率与幅值并无影响。

　　通过上述实验，可初步认为仿真模拟结果可信。可以结合仿真二维模型和实验来选定CLD复合隔声板的参数

　　变压器壳体厚10~15mm，最内层和最外层应具有一定结构强度，方便夹层板的安装与加工。结合成本，生产工艺与厚度等考量，选择三层复合及五层复合板，前后板差值较大

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