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第 19 卷第 5 期机械设计与研究 Vol. 19 No. 5

2003 年 10 月 Machine Design and Research Oct. ,2003
文章编号:1006 2343 (2003) 05 066 03
玻璃薄板传声损失的有限元模拟分析
王文成1 , 张宪民2 , 毛兴宽3
(1. 汕头大学机电系,汕头 515063 ;2. 华南理工大学机械工程学院,广州 510641 ;
3. 深圳市赛格日立彩色显示器件有限公司,深圳 518035)
摘要:以平面玻璃薄板为研究对象,通过对声波与玻璃相互耦合作用的分析,提出了基于有限元模拟计算的
方法计算玻璃薄板的传声损失,计算的结果和传统的方法具有相同的趋势,表明该法的正确性。同时,该法细化了
板结构,具有更高的准确性。
关键词:传声损失; 有限元分析; 声、结构耦合
中图分类号: TB535. 1 文献标识码:A
随着社会生产力的发展,各种机械的应用越来越广泛,
1 理论基础
同时,机械正向复杂化,高速化,重载化发展,随之而来的噪
声问题日益突出,对噪声的控制越来越受到重视。目前,对如图 1 所示质量均匀分布薄板, 声波(声压 Pi , 频率 f ,
噪声的控制主要有以下两种方法:主动控制和被动控制,主声波动微粒速度 U i) 以θ角入射。在研究中,假设板两边介
动控制是利用声波的干涉原理,通过在声场中设置一系列同质有相同的属性,即在不考虑热力学效应时, 薄板两边的空
频反相的次级声源来抵消初级声源产生的噪声[1 ,2 ] 被动控
; 气密度相同,为ρ0 ,这样,薄板两边有一样的声速 c ,入射角、
制主要通过以下方式实现: ①利用吸声材料和吸声结构来吸反射角和透射角是相同的,均为θ。作用在薄板的总声压 P
收声能降低噪声; ②用隔声墙和隔声罩等隔声装置降低噪[12 ]
与入射声压 Pi ,反射声压 Pr 和透射声压 Pt 有以下关系
声。而后者主要是通过对系统进行阻尼处理,以提高结构的
P = Pi + Pr - Pt (1)
阻尼达到降噪的目的[3 ] ,这种方法实现方便,性能较为稳定,
同时,板的法向速度 V p ,入射声波动的微粒速度 Ui ,透射声
一般成本也较低。而对于隔声装置由于场地和环境的关系,
波动微粒速度 U t , 以及反射声波动微粒速度 U r 有以下关
希望采用薄板来实现。目前,在有关薄壁板传声的研究中,
系:
6 ,7 ,9 ]
主要是运用试验的方法进行的[ ,其研究内容基本上都是
U t = Ui - U r (2)
基于解决单个具体的技术问题[1~4 ] ,尚未形成理论体系。本
V = U cosθ= U cosθ- U cosθ(3)
文以在工程和建筑业中广泛应用的玻璃作为研究对象,应用 p t i r
由文献[12 ]
大型的有限元分析计算软件 Ansys 和专门的振动噪声分析:
Pt Pi Pr
软件 Synoise 为工具,对声波在玻璃薄板的传播问题进行了 V = cosθ U = U =
p ρ c i ρ c r ρ c
分析。 0 0 0
将以上关系代入式(2) 可得:
Pt =