碳纤维铝蜂窝板的隔声性能怎么样？分析来了
发布时间：2021-09-03 07:43:49浏览次数：
碳纤维铝蜂窝夹芯复合结构越来越多地应用于航空工业和高速列车，其隔音性能对车内和机舱噪声有重要影响。本文将采用碳纤维面板和铝面板的对比分析对复合结构隔音性能的影响。
实验材料为铝蜂窝夹芯复合结构，由上面板、下面板和中间铝蜂窝组成。上下面板的初始厚度为3毫米，铝蜂窝壁厚为0.14毫米。铝蜂窝采用常用的六边形蜂窝结构，铝蜂窝夹芯高度为30毫米，单个蜂窝每侧长度为5毫米。
当入射声波频率接近板材的模态频率时，板材结构产生共振，透射声能迅速增大，导致板材隔减少，导致隔音低谷。可见结构模态对结构隔音性能影响很大。当面板采用碳纤维复合结构时，铝蜂窝夹芯复合结构具有较高的模态频率，两组方案结构的一阶模态频率较小。随着模态阶段的增加，模态频率的差异逐渐增加，两种方案的振动模式基本相同。
透射面声功率级的总体趋势大致相似。在100~1000Hz的中低频段，碳纤维面板的声功率级大于铝面板，碳纤维面板的密度小于铝面板的密度，声波更容易通过结构，这表明该频段面板使用碳纤维材料时，另一侧会有更大的透射声波，这表明其隔音性能略差于面板使用铝合金的方案。
一般来说，两种材料的面板隔音量从低频到高频逐渐增加。在大多数频率下，面板使用碳纤维复合结构时的隔音量低于面板为金属铝时的隔音量。在100~1000Hz的中低频段，碳纤维复合结构的面板隔音量小于金属铝的面板隔音量。两种面板在500Hz时出现第一个隔音低谷，此时隔音低谷的频率与结构的第一阶固有频率基本相同，即结构的第一阶模态频率是第一个隔音低谷。当频率为1600Hz时，面板使用碳纤维复合结构的隔音量低。
研究结果表明，面板采用碳纤维复合结构时，在低于1000Hz的低频段，相同面板厚度的铝蜂窝复合结构的隔音性能低于全铝合金材料的铝蜂窝夹层复合结构，高频段会出现隔音量较低的隔音低谷；与铝合金面板相比，复合结构面板在采用碳纤维复合材料时，可以实现整体结构的轻量化，提高复合结构的隔音性能；复合结构的隔音性能在每层相对90°铺设时最好；随着面板厚度的增加，复合结构的隔音性能和面板层总厚度不变，单层面板或过多层会降低复合结构的隔音性能。
由碳纤维复合材料板+铝蜂窝芯层+碳纤维复合材料板组成的夹芯复合结构隔组成的夹层复合结构的隔音量小于相同尺寸的铝合金板+铝蜂窝芯层+铝合金板复合结构的隔音量，在100~3150Hz的频段内，计权隔音量也小于铝合金板+铝蜂窝芯层+铝合金板的复合结构。通过对比仿真数据，适当增加上下面板厚度可以提高碳纤维复合夹层结构的隔音量。与传统铝合金夹层复合结构相比，不仅实现了轻量化，而且提高了复合结构的隔音性能。
当碳纤维材料面板内各层之间的铺设角度为0°和90°交替铺设时，可以提高复合结构的隔音性能；从多层碳纤维复合结构面板来看，在厚度相同的情况下，采用单层或高于8层的多层结构时，复合结构的隔音性能较差。使用2、4层碳纤维复合结构面板时，隔音性能较好；随着碳纤维复合面板厚度的增加，铝蜂窝夹层复合结构的隔音性能在中低频下明显提高。
一般来说，增加夹芯铝蜂窝结构壁厚可以增加低频复合结构的隔音量；随着蜂窝芯层厚度的增加，100~630Hz频段的隔音量增加，随着芯层厚度的增加，隔音低谷的频率逐渐向高频方向移动，提高了低频隔音性能。
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