The invention discloses a method for calculating the sound absorption coefficient of porous materials, which includes five steps: step 1: the sound absorption model of a single hole is equivalent, including obtaining the stiffness K of the sound absorption equivalent model of a single hole based on the analogical equivalent theory of sound transmission lines, and calculating the damping loss factor_of a single hole by sound absorption simulation; step 2: establishing the random distribution function and generating 3D Voronoi diagrams in Matlab software. Step 3: Modeling with Java language combined with MATLAB and finite element analysis software; Step 4: Establishing the equivalent model of spatial random array mass spring damping system of porous materials in finite element analysis software; Step 5: Simulating analysis to obtain energy loss curve, i.e. sound absorption coefficient curve. The invention can establish a simple and applicable acoustic equivalent model of porous materials, simplify the complex calculation of sound absorption performance of porous materials, reduce the design and experimental costs, and speed up product development.
【技术实现步骤摘要】
一种多孔材料吸声系数的计算方法
本专利技术涉及一种空间随机阵列等效模型,尤其涉及一种多孔材料吸声系数的计算方法,属于多孔吸声材料
技术介绍
多孔材料是目前应用最广泛的吸声材料,由于吸声机理复杂,至今没有很成熟的计算方法分析其吸声性能,不能很好地为多孔吸声材料的选型、分析及设计提供理论支持。自20世纪60年代以来,对多孔材料的吸声的研究主要是以测试为主,根据实验测试所得的宏观和微观材料参数,由经验数据归纳统计总结规律,得到相关的决定多孔材料的吸声系数的经验和半经验公式,其中应用最广泛的是Delany-Bazley等效经验模型。其局限性在于其材料参数的获得需要特殊设计的设备才能测试,而且经验模型的建立过多依赖于实验测试数据,其精度较难保,具有复杂性且不具备广泛性。多孔材料的理论模型都是将多孔材料中的孔简化为规则孔(如圆柱孔、圆球孔等),或者先把实际多孔材料的孔结构相对等效为规则结构,然后进行各种修正,使得修正后的理论模型能够描述实际多孔材料的声学。多孔材料内部有许多相互贯通且混乱无章的孔隙,其基本物理参数都是随着空间位置的随机函数。这些模型在预测多孔材料吸声性能方面虽然取得了部分成功,但是却忽略了真实结构密度分布的不均匀性,不能很好地体现多孔结构的随机性,无法明确地从机理上对多孔材料的能量耗散进行解释,也无法研究声波在传播过程中所表现出来的一些物理特性。用离散弹簧元法模拟多孔材料,建立等效质量-弹簧模型用来解决不连续介质动态破坏问题,在多孔材料破坏领域已经取得了一些研究成果,但是微观模型大多不考虑阻尼,而且在声学性能分析方面尚无应用。
技术实现思路
专利 ...
【技术保护点】
1.一种多孔材料吸声系数的计算方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:单孔的吸声模型等效,包括基于声‑力线路类比等效理论得到单孔吸声等效模型的刚度k,单孔吸声仿真计算得到阻尼损耗因子η。步骤2:根据多孔材料的空间拓扑结构、孔的排列及分布的统计规律,对孔间距进行统计,由统计的分布规律,利用Matlab软件,得到由孔的分布规律简化而来的随机点的坐标(x,y,z);步骤3:利用有限元分析软件进行建模,将步骤2中得到的坐标(x,y,z)导入所述有限元分析软件中,从而建立三维空间模型;步骤4:将步骤3中建立的三维空间模型赋予单孔模型计算的相关参数,相关参数包括刚度k、阻尼损耗因子η,即在有限元分析软件中建立多孔材料的空间随机阵列质量‑弹簧‑阻尼系统等效模型;步骤5:在有限元分析软件中对生成的模型施加载荷及边界条件,进行仿真分析,获得能量损失曲线,吸声系数等于能量损耗与总能量之比,即得到多孔材料的吸声系数曲线。
【技术特征摘要】
1.一种多孔材料吸声系数的计算方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:单孔的吸声模型等效,包括基于声-力线路类比等效理论得到单孔吸声等效模型的刚度k,单孔吸声仿真计算得到阻尼损耗因子η。步骤2:根据多孔材料的空间拓扑结构、孔的排列及分布的统计规律,对孔间距进行统计,由统计的分布规律,利用Matlab软件,得到由孔的分布规律简化而来的随机点的坐标(x,y,z);步骤3:利用有限元分析软件进行建模,将步骤2中得到的坐标(x,y,z)导入所述有限元分析软件中,从而建立三维空间模型;步骤4:将步骤3中建立的三维空间模型赋予单孔模型计算的相关参数,相关参数包括刚度k、阻尼损耗因子η,即在有限元分析软件中建立多孔材料的空间随机阵列质量-弹簧-阻尼系统等效模型;步骤5:在有限元分析软件中对生成的模型施加载...
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