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申请/专利权人：江苏科技大学

摘要：本发明提出一种声学黑洞高频声学性能快速预测方法，包含以下步骤：1、选取所要研究的噪声峰值，设计声学黑洞进行模态分析，将分析得到的声学黑洞1阶固有频率与噪声峰值对比；2、根据1中的声学黑洞尺寸参数，建立声学黑洞系统的有限元分析模型，计算声学黑洞结构隔声性能，绘制曲线图；3、基于2中有限元分析结果，挖掘出模态密度、内损耗因子、结构等效参数；4、将3中计算出的参数代入平板子系统，绘制曲线图；5、将4中曲线图和2中曲线图进行对比验证。本发明将大型带有声学黑洞的复杂结构简化为简单的声学黑洞模型进行有限元仿真计算，再将有限元计算出的一些声学黑洞性能赋予统计能力平板，减少了有限元运算所要花费的大量时间。

主权项：1.一种声学黑洞高频声学性能快速预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、选取所要研究的噪声峰值f1，根据区域厚度的变化规律设计声学黑洞模型，所述声学黑洞模型为中部设有凹槽的矩形薄板，初步设定声学黑洞模型的长宽以及凹槽参数，所述声学黑洞模型的长宽以及凹槽参数为声学黑洞模型的尺寸参数；选定材料，并将该材料本身的材料参数：密度ρ1、泊松比和杨氏模量赋予声学黑洞模型；对声学黑洞模型进行固有频率模态分析，得到1阶固有频率，将所述1阶固有频率与噪声峰值f1对比，若误差在设定的误差值内，则得到最终的声学黑洞模型并执行步骤2；若误差超过设定的误差值，则调整初步设定的声学黑洞模型的尺寸参数，再次进行声学黑洞模型的固有频率模态分析，直至误差小于等于设定的误差值，得到最终的声学黑洞模型并执行步骤2；步骤2、在所述的最终的声学黑洞模型两侧各建立一个空气腔，一侧空气腔为激励端，另一侧空气腔为接收端，在激励端远离最终的声学黑洞模型部分设置一个厚度为d的激励板，将激励板、最终的声学黑洞模型以及两个空气腔构成的整体作为有限元分析模型；在激励板上设置激励大小为z的振速，进行计算，得到接收端的声压级，绘制横坐标为频率，纵坐标为声压级的曲线图；步骤3、对最终的声学黑洞模型进行区域划分后再进行迭代，将最终的声学黑洞模型沿直径横纵向各做均匀分割处理，根据最终的声学黑洞模型的尺寸参数计算第一象限的模态密度nf；根据划分后的最终的声学黑洞模型每一小格的厚度计算平板模型的厚度δe；内损耗因子公式为： 式中，η为内损耗因子；Dd结构耗散的热量；D0阻尼结构耗散的热量；Ud结构的变形能；U0阻尼结构的变形能，将式1输入步骤2的有限元分析模型中，得到内损耗因子η；将最终的声学黑洞模型等效为一个厚度为δe的平板模型，所述平板模型的长宽与最终的声学黑洞模型一致，所述平板模型的重量等于最终的声学黑洞模型的重量，根据最终的声学黑洞模型的密度ρ1、重量，计算得到平板模型的密度ρ2；步骤4、将步骤2中的有限元分析模型中最终的声学黑洞模型替换为步骤3中的平板模型，得到平板子系统；将步骤3中计算出的模态密度nf、厚度δe、内损耗因子η、平板模型的密度ρ2、平板模型的尺寸参数，代入平板子系统，振速z的大小与步骤2一致，进行计算，并绘制横坐标为频率，纵坐标为声压级的曲线图，步骤5、将步骤4绘制的曲线图和步骤2绘制的曲线图进行对比验证；对比步骤4绘制的曲线图和步骤2绘制的曲线图，频率在f3之后具有重合趋势，将步骤4绘制的曲线图中频率大于f3的部分，作为所述声学黑洞高频声学性能快速预测方法的结果。

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