非线性磁力薄膜声学超材料吸声带宽分析
实现轻薄共振结构低频吸声一直是一项颇具挑战的任务.Lv等提出了管束穿孔板吸声结构,利用管束与空腔的管-腔共振提升中低频吸声性能;Tao等研究的利用分流扬声器设计实现的低频共振吸声结构;赵晓丹等提出的在微穿孔板后部引入机械阻抗形成组合结构来解决微穿孔板低频吸声性能差的问题.除此之外,膜材料作为众多的共振吸声结构中常用的吸声材料之一,其低频声学特性研究也取得良好的进展,Mei等提出一个薄膜吸收型声学超材料,在选择性共振频率从100到1000Hz范围内可以完全地吸收空气中传播的低频声波;Ma等人设计实现了一种轻薄薄膜型复合共振吸声结构,吸声频率在150Hz左右,但是该结构吸声频带较窄;Zhang等人研究了一种机电耦合宽带吸声器,吸声系数在0.5以上的吸声频率可以从150Hz达到1200Hz.Zhao等人提出了非线性磁力吸附作用减弱背腔刚度的方法,设计实现磁力负刚度声学超材料,达到小背腔低频吸声的目的.本文在原有磁力负刚度吸声超材料研究的基础上，利用半吸声系数带宽，计算分析了NMAM、MA的吸声带宽特性，以及普通薄膜结构靠增加薄膜面密度使其吸声频率与NMAM 相同时的带宽特性。分析表明，非线性磁力声学超材料，由于非线性磁力负刚度的作用，一方面可以降低结构的共振频率，另一方面与增加质量的方法相比可以增加吸声带宽。经过合理的参数设计，能够很好的实现轻薄低频吸声结构设计。
声学超材料 非线性磁力薄膜 吸声带宽
赵俊娟 李贤徽 王月月 王文江 朱丽颖
北京市劳动保护科学研究所,北京100054
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2017-09-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）