新型多孔水泥基陶粒吸声材料的性能分析

以黏土质陶粒和42.5级普通硅酸盐水泥作为主要原料,添加一定的辅助材料,研制出一种新型多孔水泥基陶粒吸声材料。经过研究发现:颗粒级配、压缩比、空腔、表面形态、不同安装方法等对该材料吸声性能都有一定的影响。0.5~2.5 mm粒径范围的陶粒,对100~1 800 Hz的降噪效果较好;材料压缩比为1.3时,对100~1 800 Hz的吸声效果较好,其降噪系数为0.55;该材料后面预留50 mm背腔,低频吸声性能得到有效提高;表面处理过的材料,其暴露于声场中的面积增大,对声波具有更充分的吸收。     

硅藻土对橡胶沥青混合料吸音降噪特性的影响

针对沥青路面噪声污染日益严重及橡胶沥青路面吸音降噪性能有待提升的问题,采取向橡胶沥青混合料中添加硅藻土的方式对其进行吸音降噪特性的研究。通过制作AR-AC-13、AR-SMA-13两种级配下不同硅藻土掺量的橡胶沥青混合料的试件,将不同硅藻土掺量及不同厚度的混合料试件采用驻波管法进行测试,最后得出其在不同频率下各自的吸音系数。研究结果表明随着硅藻土掺量的升高两种级配的混合料吸声降噪特性均得到明显的提高,而试件的厚度对于其吸声降噪特性的影响较小但是对吸声系数的峰值有较大影响。     

硅藻土对橡胶沥青混合料吸音降噪特性的影响研究

针对沥青路面噪声污染日益严重及橡胶沥青路面吸音降噪性能有待提升的问题,采取向橡胶沥青混合料中添加硅藻土的方式对其进行吸音降噪特性的研究。通过制作AR-AC-13、AR-SMA-13两种级配下不同硅藻土掺量的橡胶沥青混合料的试件,将不同硅藻土掺量及不同厚度的混合料试件采用驻波管法进行测试,最后得出其在不同频率下各自的吸音系数。研究结果表明随着硅藻土掺量的升高两种级配的混合料吸声降噪特性均得到明显的提高,而试件的厚度对于其吸声降噪特性的影响较小但是对吸声系数的峰值有较大影响。     

开级配沥青磨耗层降低路面噪声优化

为了评估开级配沥青磨耗层(OGFC)在降低路面噪声方面的性能,采用击实法制备了20种集料级配组成的OGFC混合料(OGFC-16、OGFC-13、OGFC-10和OGFC-5)马歇尔试件,利用驻波管按1/3倍频测得了不同试件的吸声频谱,并与密级配沥青混合料(AC-13)进行了对比.结果 表明:OGFC混合料的吸声频谱近似呈现出先升后降的变化规律,AC-13混合料的吸声频谱没有明显起伏变化,OGFC混合料的吸声系数要远大于AC-13;随着空隙率的增加,OGFC混合料的平均和峰值吸声系数逐渐增大,峰值频率向高频方向移动,并得到了吸声系数和降噪值随空隙率变化的数学表达式;对于空隙率相近的OGFC混合料,平均吸声系数几乎不受级配组成的影响,峰值频率随着公称最大粒径的增加向高频方向移动;随着试件厚度的减小,同一OGFC混合料试件的峰值吸声系数略有增加,峰值吸声频率向高频方向移动,但平均吸声系数明显衰减.因此,在满足路用性能和排水性能的前提下,降噪效果可作为优化OGFC混合料的依据,其空隙率宜为20％ ～23％.     

火箭整流罩内降噪装置低频声学性能仿真

针对运载火箭整流罩内降噪装置所具有的特殊曲线颈部Helmholtz共鸣器,基于仿真方法研究降噪装置的低频声学性能.应用虚拟阻抗管法分析了Helmholtz共鸣器共振频率及吸声系数与其壁面厚度的变化关系.研究了降噪装置不同安装位置对圆柱空腔内平均声压级的影响.仿真结果表明,随着壁面厚度增加,Helmholtz共鸣器共振频率逐渐趋于刚性壁面的值,但吸声系数先增大后减小.降噪装置不同的安装位置可使空腔内平均声压级相差10 dB以上,在工程应用中需将其放置于空腔模态振幅较大的位置.      

道路声屏障组合吸声结构设计与评估

声屏障在道路交通噪声污染防治中得到了广泛应用,但同时面临材料吸声性能有限、轻量化程度有待提升等问题。为了更好地提升道路声屏障的降噪效果,需要研究组合吸声结构的声学性能及其影响因素。建立了二维阻抗管有限元模型,与实验数据进行对比验证了其可靠性。基于有限元仿真构建了微穿孔板-双层多孔吸声材料-空腔组合吸声结构,研究了几何参数对组合结构的吸声性能的影响,并在实际道路场景中进行了仿真分析。结果表明,微穿孔板的孔径和厚度减小,组合结构在中高频段的吸声效果提升;穿孔率减小,组合结构在低频段的吸声性能提升,但是中高频吸声性能显著降低;多孔吸声材料厚度的增加能提升组合结构中高频吸声系数。在多孔吸声材料背后合理设置空腔并不会降低组合结构的声学性能。穿孔率3%,孔径0.4 mm,板厚1 mm的微穿孔板与3 cm聚酯纤维+3 cm三聚氰胺+2 cm空腔的组合吸声结构降噪效果较好,将其作为吸声型声屏障的材料。吸声型和隔声型声屏障插入损失的规律基本一致,采用组合吸声结构的吸声型声屏障较隔声型声屏障插入损失提升1-2 dB,能够较好地控制中低频交通噪声,具有实际工程价值。     

硅藻泥-草梗复合吸声材料的测试研究

以硅藻泥、草梗、氧化镁为主要原料,加入一定的辅助材料,研制出一种新型复合多孔吸声材料.分析材料的吸声原理及基本特性,采用驻波管法在200~2 000Hz频段范围内测试材料的吸声性能.结果表明,材料的吸声性能受草梗掺量、尺寸、材料的密度和厚度以及背部空腔尺寸的影响,与一般常用吸声材料的吸声系数进行比较,综合吸声性能优良.     

高阶微穿孔型超材料低频宽带吸声机理

针对现有低频噪声控制的迫切需要,提出了一种高阶微穿孔型超材料结构,解释了其低频宽带吸声机理,并设计了新型的高阶微穿孔型低频宽带吸声超材料,在300～3 000 Hz的频率范围内表现出连续优异的吸声特性。设计了单个单元的吸声结构,通过在传统的微穿孔超材料内部增加穿孔板的方式,激发高阶特性,对比发现,高阶微穿孔型超材料实现了对高阶峰值的灵活调整。使用理论公式和有限元仿真,建立单元结构的计算模型计算单元的吸声系数,对结构进行吸声机理分析,同时分析了典型结构参数对于吸声特性的影响规律;在此基础上,通过单元间的严格耦合,设计了一种9单元宽带吸声结构,并进行实验验证。实验结果表明,该材料总体厚度为106.1 mm,在300～3 000 Hz的频率范围内获得了连续优异的带宽,平均吸声系数达到90%以上。该结构具有亚波长厚度的低频宽带吸声特性,在汽车、飞机、轮船等噪声环境中,具有广阔的减震降噪的工程应用前景。     

废陶粒透水混凝土试验研究

为研究废陶粒透水混凝土的配比对透水混凝土性能的影响,通过正交试验分析陶粒掺量、颗粒级配及水灰比对透水混凝土孔隙率、抗压强度、透水性能的影响。结果表明:随着水灰比及掺入陶粒大粒径质量占比量的增大,透水混凝土的抗压强度降低,透水系数增大。试验最优配比方案为:陶粒掺量40%,陶粒级配为m(5~10 mm)∶m(10~15 mm)=6∶4,水灰比为0.3,该组合下透水混凝土抗压强度为25.2 MPa,透水系数为3.9 mm/s。     

多孔吸声陶粒的制备及孔结构可控研究

多孔陶粒具有较好的吸声降噪效应,陶粒的孔径、显孔率及孔的形貌特征等微观结构决定着其吸声性能的优劣。为实现对陶粒孔结构的调控,该研究以碳酸氢铵为发泡剂,通过探索热处理机制、发泡剂用量、养护时间等因素对孔结构的影响,制备出具备特殊孔结构的免烧结多孔陶粒,并对陶粒的显孔率、孔微观结构、吸声性能进行表征。结果表明:当发泡剂用量为2. 0%、升温速率为20℃/min、养护时间为0 h时,可制出显孔率高达32. 67%、平均孔径为0. 36μm、孔结构有序均匀排列的多孔陶粒,该陶粒宽频吸声效果良好,在200～2000 Hz范围吸声系数0. 33,平均吸声系数为0. 54,并能有效改善低频吸声性能。     

透水型沥青路面材料的降噪性能

以透水型路面为研究主体,利用驻波法测试材料的吸声系数,研究空隙率、粒径和厚度等因素对材料吸声系数的影响规律,探讨多孔路面结构的吸声降噪机理,并结合试验路段的噪声测试结果,评价路面现场降噪性能。研究结果表明:透水型路面中大量的连通孔隙能够有效地吸收路面噪声,随着厚度的增加,其吸声系数峰值向低频移动,小粒径透水型沥青路面材料具有更佳的吸声性能;当采用20%空隙率、40 mm厚的OGFC-13混合料时,吸声系数均值达到0.402,吸声系数峰值达到0.669;透水型沥青路面与普通AC-13C路面相比,路面现场噪声降低了4.7 dB(A);透水型沥青路面材料是一种降噪功能优异的路面材料。     

闭孔泡沫铝材料吸声性能分析

为更全面地反映闭孔泡沫铝材料的吸声降噪能力,从密度、厚度、背后空腔深度、打孔率几个方面,对闭孔泡沫铝材料的吸声性能进行研究.改变以往单纯用吸声系数的峰值表征的方法,而是用吸声系数的峰值、降噪系数、半峰宽3个指标来评价闭孔泡沫铝材料的吸声性能.通过驻波管法测试吸声系数,用Origin软件进行吸声曲线的分析,建立一次函数....     

粘弹性材料减震降噪装置的优化设计

本文以具有一定工程背景的环柱形粘弹性材料减震、降噪装置的优化设计为基础,阐述了粘弹性材料动态力学性能及声学性能的识别。包括:动态弹性模量E′,内耗tgδ及其温度谱和频率谱,材料吸声系数、隔声系数等,利用实测参数对工程用减震降噪装置进行了优化设计,收到了良好的技术和经济效益。     

慢回弹聚氨酯发泡体吸声性能研究

对不同泡孔大小、不同厚度慢回弹聚氨酯材料在不同频段下的吸声性能进行实验研究.研究表明,1 300 μm是材料泡孔大小对吸声性能影响的转折点.对于低频声波,泡孔直径为1 300 μm时,吸声性能最好;对中高频声波,吸声效果最差.材料厚度对吸声性能的影响,6 cm为最优值,此时材料的吸声效果最好;材料对不同频段声波的吸收效果也各不相同,频率为1 000 Hz声波的吸收效果最差,此频率是材料吸声性能的低谷.以上研究结果为工程使用提供了有价值的实验依据.     

轻骨料混凝土吸声性能研究

以硅酸盐水泥、页岩陶粒、聚丙烯纤维、发泡剂及其他助剂制备轻骨料混凝土.研究水泥用量、纤维掺量、页岩陶粒粒径、发泡剂掺加量、陶粒试块及其串联在中低频范围内的吸声性能.结果表明,单粒径页岩陶粒制备的混凝土试块在600 Hz频段附近有良好的吸声性能;添加纤维和发泡剂,可改善混凝土材料内部结构,有利于提高材料的吸声性能;陶粒混凝土试块的串联可使其整体吸声性能较原试块提升近80％.     

多孔材料声学参数辨识及其在城轨列车顶板隔声中的应用

针对城轨列车隧道运行车内噪声显著问题,对车体隔声薄弱的双层中空顶板结构,提出添加多孔材料的降噪结构优化。考虑到多孔材料声学参数直接测量存在困难,提出采用驻波管测试其吸声特性,然后基于声学参数辨识来确定的方法。基于传递矩阵法建立了轻量化城轨列车顶板结构隔声特性预测分析模型,计算分析3种典型多孔材料在顶板结构应用的隔声性能提高效果,调查了多孔材料厚度和安装位置对城轨列车顶板隔声性能的影响。研究结果表明:未作多孔材料降噪处理的顶板结构在315 Hz处存在显著的隔声低谷,通过多孔材料的添加应用,可有效提高该低谷隔声量和顶板整体隔声性能;多孔材料厚度越大降噪效果越好,但其随厚度并非线性变化,考虑到经济成本,采用16.5 mm效果最佳;多孔材料安装方案的影响不明显,建议将多孔材料放置在靠近铝板的任意一侧安装;相关结果可为典型的轻量化城轨列车降噪提供科学参考。     

再生陶粒混凝土吸音板的制备与声学性能

通过以建筑垃圾为主要原料,掺入激发剂,黏结剂等外加剂,采用免烧结制备工艺,进行建筑垃圾再生料吸音陶粒的制备。将吸音陶粒作为主要骨料,掺入减水剂调节水灰比和水泥用量,进行吸音陶粒混凝土的配合比正交试验。为满足实际工程应用要求,以抗压强度作为指标确定吸音陶粒混凝土的配合比,其孔隙率为20.5%,抗压强度为12.76 MPa。结合轨道交通现场实际,设计模板尺寸浇筑陶粒混凝土吸音板,并采用混响室法对吸音板进行声学性能测试。研究结果表明:孔隙率是影响吸音陶粒混凝土吸声性能和抗压强度的主要因素。陶粒混凝土吸音板的平均吸声系数为0.74,降噪系数为0.8,满足实际轨道交通工程中的吸音降噪要求。     

声学超结构低频宽带协同耦合高效吸声机理

针对传统材料难以有效控制低频噪声的问题,提出了一种膜类带腔声学超结构的低频宽带协同耦合高效吸声机理。这种超结构有多个吸声单元,每个吸声单元由两个铝片组成,铝片固定在空气腔上方的硅胶薄膜上。首先利用有限元软件COMSOL Multiphysics 5.3计算单元胞的吸声特性,确定吸声结构的尺寸和材料参数;然后通过两元胞结构分析振动模态和吸声机理,解决吸声结构窄带的问题,再分析典型结构参数对协同耦合机理和吸声特性的具体影响规律;最后通过多单元的协同耦合,实现整个频率范围内的宽带吸声。仿真结果表明:通过设计多个单元的协同耦合,可以将不同单元之间的吸声峰值相互错开,使结构的吸声系数在整个低频范围内均匀分布,实现200～1 000 Hz范围内连续的吸声宽带,平均吸声系数为80%左右,实现低频大宽带的优异吸声性能。该研究结果可为低频宽带吸声材料的设计提供一种新的思路,在控制振动和噪声方面具有潜在的应用前景。     

声子晶体材料与有源控制相结合的宽频噪声抑制方法

电力变压器噪声除了本体噪声产生的低频分量,还包含冷却风扇产生的中高频噪声。有源降噪方法对低频噪声控制性能好,且灵活可控,但降噪效果受制于通道数量。在不增加通道数量的前提下,为了拓宽降噪频率范围,提出声子晶体材料与有源控制相结合的降噪方法。以DSP为核心控制器搭建了基于LMS算法的双通道有源降噪系统,在此基础上开展了嵌入声子晶体材料的有源降噪系统降噪性能验证实验研究。实验结果表明,针对变压器100～400 Hz的低频噪声,双通道有源降噪系统单频最大降噪量约20 dB,多频总降噪量可达9 dB。设计了对500～1 000 Hz中高频噪声抑制作用明显的声子晶体材料,对600 Hz单频降噪量约14 dB。嵌入声子晶体材料的双通道有源降噪系统,最大总降噪量可达16 dB,优于单纯的有源降噪。可见,声子晶体材料与有源控制相结合,拓宽降噪频率范围、提高降噪性能的方法是可行性的。     

无机多孔吸声材料的研究与发展

本文根据多孔材料的吸声原理,重点介绍了无机类多孔吸声材料的研究现状。针对目前研究中存在的防水性能差,低频吸声系数低等问题进行了分析,并提出了相应的解决方案。介绍了孔隙率、密度、材料厚度等因素对材料吸声性能的影响,并展望了吸声材料的未来发展方向。