一种隔声用含压电阵列V型褶皱芯双层复合板

一种隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板
技术领域
1.本实用新型涉及复合板技术领域，特别是一种隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板。


背景技术：

2.近年来，人们对飞机的乘坐舒适性提出了更高的要求。对于载人飞行器的舒适性，主要是要求在机舱内保持一个较低的振动与噪声水平，从而提高乘客和飞行员的舒适度。飞机舱内的混响噪声场，具有噪声源分布广、源特性复杂、宽频带等特点。因此飞机舱室降噪是一个极其复杂又至关重要的科学问题，是目前民用及军用航空器先进设计技术的前沿研究方向之一。
3.双层结构由于具有良好的隔声、隔热、轻质等性能，被广泛应用于航空航天、高铁等领域。近年来，双层结构在飞机舱室减振降噪领域取得了系列理论和工程实践成果，现有双层结构在中、高频带具有良好的隔声降噪效果，但在低频段降噪效果较差。如果要获得在低频的隔声效果，需要使共振频率向更低频移动，这就需要增大空腔厚度或者增加板的质量，从而间接增加飞机重量，实际上多不可行。若采用helmholtz共振器和动力吸振器等结构对噪声进行被动控制，则只能在单个共振频率处起到衰减的作用，且随着被控频率的降低，其体积和质量将变得非常巨大，限制了其在宽频带隔声中的应用。因此，如何根据双层隔声结构的声学特性，研究设计新型轻质宽频噪声控制结构，是目前双层隔声控制领域迫切需要解决的关键问题。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
5.鉴于上述和/或现有的隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板中存在的问题，提出了本实用新型。
6.因此，本实用新型所要解决的问题在于如何提供一种隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板，其包括，第一复合单元，包括压电片和设置在所述的压电片之下的基板；以及，夹层单元，设置在两个所述基板之间，其包括褶皱板芯层基材。
8.作为本实用新型所述隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的一种优选方案，其中：所述褶皱板芯层基材的横截面和竖直截面均为v型结构。
9.作为本实用新型所述隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的一种优选方案，其中：上下两个所述基板表面均设置有所述压电片，并且位于上方的所述压电片和位于下
方的所述压电片对应设置。
10.作为本实用新型所述隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的一种优选方案，其中：多个所述压电片形成的阵列外接含有电阻元件的分流电路。
11.作为本实用新型所述隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的一种优选方案，其中：所述压电片的形状为平行四边形。
12.作为本实用新型所述隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的一种优选方案，其中：所述基板材料为碳纤维材料。
13.作为本实用新型所述隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的一种优选方案，其中：所述褶皱板芯层基材材料为铝合金材料。
14.作为本实用新型所述隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的一种优选方案，其中：所述压电片设置在所述褶皱板芯层基材空隙所对应于的位置上。
15.作为本实用新型所述隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的一种优选方案，其中：所述褶皱板芯层基材高度为28mm，锯齿线步长为20mm，z形线的步长为40mm,z形线的折幅为21mm，基材厚度为0.48mm。
16.作为本实用新型所述隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的一种优选方案，其中：多个所述压电片之间的距离相同。
17.本实用新型有益效果为：采用褶皱芯层，具有重量轻的特点以及良好的力学性能，使得低频隔声性能得到改善，引入压电阵列调谐作用拓宽了低频隔声频带，十分适合作为飞机、舰船、高铁等高尖端领域的隔声材料。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
19.图1为隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的结构图。
20.图2为隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的夹层单元结构图。
21.图3为隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的褶皱板芯层基材示意图。
22.图4为隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的压电片排列方式。
23.图5为隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的隔声量曲线示意图。
24.图6为隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板的加入压电片时外接的分流电路示意图。
具体实施方式
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
27.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
28.实施例1
29.参照图1～图6，为本实用新型第一个实施例，该实施例提供了一种隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板，隔声用含压电阵列v型褶皱芯双层复合板包括第一复合单元100和夹层单元200，夹层单元200设置在两个基板102之间。
30.具体的，第一复合单元100包括压电片101和设置在所述的压电片101之下的基板102，夹层单元200包括褶皱板芯层基材201。
31.优选的，所述基板102材料为碳纤维材料，质地更轻，隔音效果更好。压电片202敷设在基板101的表面，需要说明的是，上下两个所述基板102表面均设置有所述压电片101，压电片202只设置在基板101外表面，两个基板101相对应的那一面是不设置压电片202的，并且位于上方基板101上的压电片101和位于下方基板101上的压电片101对应设置，此处所说的对应设置并非垂直对应，由于所述褶皱板芯层基材201的横截面和竖直截面均为v型结构，如图2所示，而所述压电片101设置在所述褶皱板芯层基材201空隙所对应于的位置上，如图4所示，所以上方的压电片101和下方的压电片101在位置关系上应当为倾斜对应。
32.进一步的，在同一个基板102上敷设的多个所述压电片101之间的距离相同。也即，压电片101是等距分布的，并且由于褶皱板芯层基材201的v型结构，所以压电片101呈现出相邻两行对称设置的情形，如图4所示。
33.所述压电片101的形状为平行四边形，能够更好地与褶皱板芯层基材201相适应。所述褶皱板芯层基材201材料为铝合金材料。
34.较佳的，多个所述压电片101形成的阵列外接含有电阻元件的分流电路，通过压电片101及其外接分流电路将声波对板产生的振动能量转化为电能并通过外界分流电路耗散，从而增强隔声性能。
35.综上所述，基板102和褶皱板芯层基材201结构的设置，可应用于对结构轻质化要求较高的隔声结构中。通过引入压电阵列及其外接分流电路，可实现对隔声频带的调谐作用。采用褶皱芯层，具有重量轻的特点以及良好的力学性能，使得低频隔声性能得到改善，十分适合作为飞机、舰船、高铁等高尖端领域的隔声材料。并且其相比传统的蜂窝芯夹层板，褶皱芯夹层板具有更优的隔声性能，重量轻以及良好的力学性能等特点，同时褶皱芯通风良好，并可以通过连续的工艺生产。
36.实施例2
37.参照图1～图6，为本实用新型第二个实施例，该实施例基于上一个实施例。
38.定义褶皱板芯层基材201的基本尺寸包括褶皱芯层高度h，锯齿形线的步长l，z形线的步长s，z形线的折幅v,基材厚度t。
39.压电阵列为pzt-5h类型，外接分流电路，压电片101为平行四边形，两侧边与褶皱芯层底面边平行，横向边长为ap，高为bp，压电片101厚度为hp，压电片101柔度系数为s11和s12，压电片101压电系数为d31，压电片101介电常数为ε33，相邻两压电片101横向间距为x，纵向间距为y，分流电路包含电阻元件电阻为r1和r2。
40.在本实例中，褶皱芯层高度h＝28mm，锯齿线步长l＝20mm，z形线的步长s＝40mm,z
形线的折幅v＝21mm，基材厚度t＝0.48mm。入射角度为θ＝30
°
时，经过仿真测试，如图5，该复合板在800hz时达到最大隔声量26.12db，并在100-1700hz频带范围内的平均隔声量达到20.26db。
41.通过添加压电片101阵列及其外接分流电路，横向边长为ap＝10mm，高为bp＝10mm，压电片101厚度为hp＝1mm，压电片101柔度系数为s11＝16.5
×
10-12
，s12＝-4.18
×
10-12
压电片101压电系数为d31＝-2.74
×
10-10
，压电片101介电常数为ε33＝3.01
×
10-8
，压电片101横向间距为x＝10mm，纵向间距为y＝10mm，分流电路电阻r1＝0.3r2时，经过仿真测试，如图5，在增加压电片101阵列之后，双层复合板的隔声量峰值增加2.03db，并在100-1700hz频带范围内的平均隔声量达到22.41db，这是由于压电片及其外接分流电路将声波对板产生的振动能量转化为电能并通过外界分流电路耗散，从而增强隔声性能。
42.应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。