华南理工大学康英姿获国家专利权
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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利一种多层耦合板型声学超材料的插入损失计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116259381B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310178345.5,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权一种多层耦合板型声学超材料的插入损失计算方法是由康英姿;杨旭浩;上官文斌设计研发完成,并于2023-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种多层耦合板型声学超材料的插入损失计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种多层耦合板型声学超材料的插入损失计算方法,包括:构建多层耦合板型声学超材料与均质钢板复合结构的声传递损失计算模型;在入射声场中使用声学波动方程作为输入,构建力平衡方程,设置周期性边界条件及声固耦合条件。获取不同密度纤维层参数和静态热渗透系数,将纤维层转化为等效流体域,计算得到入射面的声压和透射声场的透射声压。根据声压来计算声功率和透射系数,由透射系数计算声传递损失。多层耦合板型声学超材料与均质钢板复合结构的声传递损失以及单层钢板的声传递损失的差值即为材料的插入损失。本发明使用插入损失来表示声学超材料的隔声性能,可以考虑超材料与现有结构耦合对隔声性能的影响,更加贴合实际应用。
本发明授权一种多层耦合板型声学超材料的插入损失计算方法在权利要求书中公布了:1.一种多层耦合板型声学超材料的插入损失计算方法,其特征在于,包括以下步骤: ①、获取多层耦合板型声学超材料的结构尺寸参数以及材料参数,其中,所述多层耦合板型声学超材料包括周期性分布的超材料层和两层不同密度的纤维材料层; ②、构建多层耦合板型声学超材料与均质钢板复合结构的声传递损失计算模型,以超材料层的最小周期性单元的尺寸构建三维模型,整个声传递损失计算模型包括两端的完美匹配层、入射声场、透射声场、均质钢板以及多层耦合的板型声学超材料区域; ③、在入射声场中使用声学波动方程作为输入; ④、建立力学平衡方程; ⑤、对声传递损失计算模型施加周期性边界条件; ⑥、在纤维与固体之间设置空气层,避免纤维与固体的刚性接触,在空气与超材料和均质钢板的接触面定义声固耦合条件,保证耦合面的位移连续性和力连续性: ⑦、分别获取不同密度纤维层的密度ρd、孔隙率φ、曲折因子τ、流阻率σ、粘性特征长度Λ、热特征长度Λ′和静态热渗透系数k′0,使用Johnson-Champoux-Allard-LafargeJCA-L声学模型表征纤维层,通过有效质量密度ρc和有效体积模量Kc将纤维层转化为等效流体域,通过有效质量密度ρc和有效体积模量Kc计算出等效声速cc,基于有效质量密度ρc和等效声速cc计算得到纤维层的声压分布; ⑧、对三维模型进行网格划分,设定分析频率和频率步长,通过有限元软件计算得到入射面的声压Pin和透射声压Pout,基于入射面的声压Pin和透射声压Pout得到入射声功率Win和透射声功率Wout,基于入射声功率Win和透射声功率Wout得到透射系数,根据所得透射系数计算结构的声传递损失STL; ⑨、利用所建立的计算模型分别计算声学超材料与均质钢板复合结构的声传递损失以及单层钢板的声传递损失,通过两次计算声传递损失的差值作为声学超材料的插入损失。
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