多层多孔吸声材料结构参数优化设计*

吴 量 刘 淼 刘学文 熊鑫忠 庞金祥 张和伟

(1 上海工程技术大学机械与汽车工程学院 上海 201620)

(2 上海普信科技有限公司 上海 200050)

0 引言

多孔吸声材料目前被广泛应用于汽车、高铁和飞机的内饰以及建筑内装材料中，以降低噪声的影响。多孔吸声材料的实际应用大多采用复合式结构，声波在进入多层结构中逐层递减，可以实现较好的吸声效果[1]。关于提高复合结构吸声性能方面的研究，研究人员多采用实验法优化和等效流体模型仿真优化。经大量研究表明，设置梯度结构有利于提高复合多孔吸声材料的吸声性能。Zhu等[2]研究了由不同孔隙结构组成的双层和3 层梯度结构的吸声性能，发现3 层梯度吸声结构性能最优。Wang等[3]通过对多孔金属纤维材料的吸声梯度结构研究，发现层间边界条件对吸声性能的影响较大，得到不同孔隙的梯度结构虽然只有2～3 mm，但吸声性能明显优于同样厚度的单层材料。以上研究表明多孔复合材料的结构是影响材料吸声性能的重要因素，通过结构优化的方式可以提高材料的吸声性能。

现有优化研究的理论模型多是基于Biot 理论、等效流体模型(Johnson-Champoux-Allard (JCA)、Johnson-Allard (JA))和传递矩阵法(Transfer matrix method，TMM)等，如Wang 等[4]基于Biot理论与TMM 建立吸声模型，研究了多孔材料和弹性板组合的双层复合结构流阻、孔隙率和压缩率对结构吸声的影响。杨晓涛等[5]基于统计能量分析模型建立了Kriging 近似模型，并对其进行多目标优化，得到了满足厚度要求的最优结构参数，同时降低了结构重量、价格和性价比。……