鋼板粘貼不同瀝青阻尼結構透射損失研究

            播雨   博播   

1 前言

    要想計算2種以上復合材料的透射損失，必須推導出相應的透射系數才能計算。

我公司專家建立聲波通過四種介質傳輸的論模型，經過復雜的理論推導，得出透射系數表達式，可以計算2種以上復合材料的透射系數或透射損失。

   本文介紹鋼板粘貼不同瀝青阻尼結構的透射損失，以供參考

2 聲波通過多層介質傳輸的透射系數推導

  平面聲波經過三種均勻和各向同性介質中沿x方向的傳輸，其模型如圖1所示。聲波在各介質中的入射波，反射波和透射波分別表示為：R₁=ρ₁c₁， R₂=ρ₂c_2， R₃=ρ₃c ₃分別表示不同介質的聲阻。 在穩態情況下，根據邊界處聲壓和質點速度的連續條件，可以列出方程組,經過復雜推導最后得出計算透射系數函數：

         at=f(R₁cona,R₂sina)                   (1)

K是波數，K=ω/c，c為聲波速度，m/s。L₁、L₂分別表示介質1和介質2 的厚度。                                                              

3 透射損失計算1

 假定一列平面波由空氣透過一定厚度的瀝青阻尼層，再透過鋼板，然后投射到空氣中，計算透射系數及透射損失。

   瀝青的密度取為970 kg/m³，鋼的密度為7800 kg/m³，空氣密度取為1.21kg/m³，瀝青厚度取4 mm，3 mm，鋼板厚度取1.0mm，1.5 mm。代入有關公式，計算透射系數，然后通過TL=10 log（1/τ）計算透射損失，計算結果，如圖2所示。由圖2可以看到，在低頻時玻璃絲棉厚度的影響不大，主要影響在高頻。當頻率超過1000Hz時，出現低谷現象，透射損失下降，這主要是出現通過頻率，既cos或sin項為0，使透射損失下降。 或一種共振現象。         

  瀝青混合料常溫下是一種粘彈體,其模量值是時間與溫度的函數，因此，要精確確定其模量值是困難的,根據楊國良等的研究，取楊氏模量為3000 Мpa=3Gpa，

   聲波速度采用公式（1）計算     

  式中 ，y-材料楊氏模量，μ-材料泊桑比。   

4 透射損失頻譜計算2

 假定一列平面波由空氣透過一定厚度的橡膠板，再透過鋼板，然后投射到空氣中，計算透射系數及透射損失。

   橡膠板的密度為 950 kg/m³，鋼的密度為7800 kg/m³，空氣密度取為1.21kg/m³，橡膠板厚度取4 mm，2 mm，鋼板厚度取1.5 mm。代入（1）式，計算透射系數，然后通過TL=10 log（1/τ）計算透射損失，計算結果，如圖2所示。

由圖2可以看到，隨著中心頻率增加，透射損失提高6 dB/每倍頻程。隨著橡膠板厚度增加，透射損失也相應增大3 dB。

 5 實測值比較

   實測值查閱《常用墻板隔聲量圖表》，建筑聲學設計手冊，1987年版。繪圖得出圖3所示曲線，由圖可以看出，實測值與計算值有一定差距。在低頻計算值低于實測值，在高頻計算值高于實測值。1mm鋼板貼3mm石棉漆，面密度9.6 kg/m²，透射損失實測值頻譜；1mm鋼板貼面密度（4mm）3.9 kg/m²瀝青阻尼的透射損失實測值頻譜；鋼板2mm貼4mm瀝青，面密度4.3 kg/m²，總面密度為19.9 kg/m²的透射損失實測值頻譜，如圖3所示。

   由圖3可知，在低頻實測值均大于理論值，而在中高頻以后均低于理論值。

5  結論

   通過對聲波傳輸模型的理論推導，得出計算聲波在三種介質中傳輸的透射系數公式，可知透射系數與介質的特性阻抗，頻率和材料厚度等因素有關；透射系數為三角函數關系，存在通過頻率使透射系數增大（透射損失下降）；在實際工程應用中應調節各參數，避開通過頻率增加透射損失。公司播雨教授再百度文庫，豆丁文庫和360圖書館，公司網站發布了200篇技術文章可以參考