单层板材隔声量计算分析

　　0 引言

　　隔声是噪声控制工程中最常用的、有效的方法之一，因而常常要对噪声源进行隔声处理，这样构件的隔声量预测就显得非常重要。板材隔声量测量是噪声与振动控制工程中经常遇到的一个难题，国际标准化组织(ISO)也颁布了相应的标准，但是标准规定：隔声量的测量需要2个形状不能完全相同、体积都不小于50 m3的混响室，体积差应大于 1 0 %，同时试样的面积为10 m2，无疑这给实用带来了很大的困难。

　　A u t o S E A 是美国 V i b r o -Acoustic Sciences公司开发的基于统计能量分析方法的结构振动、声学设计的工具软件，它为板材的隔声量预测提供了一种新的方法。利用 AutoSEA 强大的三维设计功能，建立一个体积为 60 m3的放置扬声器的声源室和一个体积为 50 m3的受声室，它们与板材的接触面积为10 m2。在预测板材隔声量时，只需要确定一些参数如模态密度、内损耗因子以及耦合损耗因子等进行输入计算，就可以得到板材的隔声量大小。

　　1 AutoSEA计算模型的建立

　　根据国际标准化组织(ISO)的规定及 AutoSEA 建模要求，建立了如图1所示的计算模型图。它由2个声腔、1块待测板和包围声腔的10块外墙板组成。较大的声腔是体积为60 m3的声源室，较小的声腔是体积为50 m3的受声室，满足ISO规定的形状不完全相同和体积差大于 10%的要求;中间的板材为 10 m2的待测板。待测板的材质和厚度、是可以随时改变的，以方便测定各种厚度各种材质的待测件;但是材质和板材厚度的改变必须有输入参数的变化来支撑。墙体板是厚度为0.1 m的混凝土材质，以尽可能的模拟真正的混响室效果。

　　2 AutoSEA中各参数的确定

　　2.1 声腔和板材模态密度的确定

　　确定子系统的模态密度是非常重要的。式(1)、(2)是用圆频率和赫兹频率分别表示的二维平板模态密度：

　　式中，Ap为板材与声场接触面的面积，m2;R=h为弯曲回转半径，m ;h 为板材的厚度，m;C1=ρs(1-γ2)为板内纵波波速，m/s;E为弹性模量,MPa;ρs为板材的体积质量密度，kg/m3;γ 为泊松比。

　　用波数 K 和圆频率 ω 表示的声场的模态密度n0(K)和n0(ω)分别为 ：

　　考虑到表面积和棱边影响的修正项，式(4)则变为：

　　式中：V0为声腔体积，m3;As为声场内总表面积，m2;l1为总的棱边长度，m ;Ca为声场中声速，m / s 。

　　2.2 声腔和板材内报耗因子的确定

　　对于板材的内报耗因子山如下3种彼此映立的阻尼机理构成:

　　式中，ηis是结构子系统本身材料内摩擦构成的结构损耗因子;ηir是结构子系统振动声辐射阻尼形成的损耗因子;ηib是结构子系统边界连接阻尼构成的损耗因子。