《材料的聲學(xué)》PPT課件.ppt

材料的聲學(xué),聲學(xué)基礎(chǔ),聲波：機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)在介質(zhì)中傳播形成的波動(dòng)形式 分類： 20kHz聲波超聲 20Hz20kHz聲波音頻聲 流體介質(zhì)：縱波（壓縮波 Compressional Wave） 固體介質(zhì)：縱波、橫波（切變波 Shear Wave）,聲學(xué)基礎(chǔ),聲振動(dòng)作為基本物理現(xiàn)象應(yīng)滿足：牛頓第二定律（運(yùn)動(dòng)方程）；能量守恒定律（連續(xù)方程）和絕熱壓縮定律（物態(tài)方程） 由此推出聲波方程： 壓強(qiáng) ，物態(tài)密度以及體積之間的關(guān)系方程,聲壓 p 質(zhì)點(diǎn)速度 v 密度(變化),1 聲波描述,聲壓（標(biāo)量）：聲波擾動(dòng)引起介質(zhì)壓強(qiáng)的變化量 聲場(chǎng)：聲波所波及的空間 位移（矢量）：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)其平衡位置的距離 振速（矢量）：介質(zhì)流速或介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的變化量,1 聲波描述,密度改變量： 壓縮量：介質(zhì)密度的相對(duì)變化量,描述聲場(chǎng)，通常采用上述各物理量的時(shí)空分布函數(shù)？,2 波動(dòng)方程,假設(shè)條件 1. 介質(zhì)靜止、均勻、連續(xù)的：在波長(zhǎng)距離上，聲學(xué)特性保持不變。 2. 介質(zhì)是理想流體介質(zhì)：忽略粘滯性和熱傳導(dǎo)性。 3. 小振幅波：各聲學(xué)量是一階小量。,連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律） 介質(zhì)流入體元的凈質(zhì)量等于密度變化引起的體元內(nèi)質(zhì)量的增加：,狀態(tài)方程（絕熱壓縮定律） 介質(zhì)的壓縮和膨脹過(guò)程是絕熱過(guò)程 ：,絕熱壓縮系數(shù)：?jiǎn)挝粔簭?qiáng)變化引起體積相對(duì)變化。,牛頓方程：介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程,2 波動(dòng)方程,運(yùn)動(dòng)方程（牛頓第二定律）,波動(dòng)方程,波動(dòng)方程的通解： 前一項(xiàng)為入射波，后一項(xiàng)為反射波 聲音船體涉及能量的傳遞：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)傳播的能量稱為聲能密度： 單位面積上的能量稱為聲強(qiáng)：,三種表示方法,直角坐標(biāo)分量表示 直觀，繁瑣 矢量方程 普適，難度 簡(jiǎn)寫(xiě)方式 簡(jiǎn)潔，依賴坐標(biāo)系,速度勢(shì) 介質(zhì)單位質(zhì)量具有的聲擾動(dòng)沖量 ：,聲壓、質(zhì)點(diǎn)振速與速度勢(shì)關(guān)系,2 室內(nèi)聲學(xué),聲音在室內(nèi)可以形成駐波： 對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)正方式： 聲音在室內(nèi)遭到反射：其平均反射次數(shù)為： 聲音頻率較高時(shí)可以形成回聲等現(xiàn)象,吸聲材料,1) 吸聲材料的定義 當(dāng)聲波遇到材料表面時(shí)，被吸收聲能與入射聲能之比，稱為吸聲系數(shù)。通常取125，250，500，1000，2000，4000（Hz）等六個(gè)頻率的吸聲系數(shù)來(lái)表示材料的吸聲頻率特性。凡六個(gè)頻率的平均吸聲系數(shù)大于0.2的材料，稱為吸聲材料。,(2) 吸聲材料及其結(jié)構(gòu) 吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)的種類很多，按其材料結(jié)構(gòu)狀況可分為多孔吸聲材料、共振吸聲結(jié)構(gòu)和其它吸聲結(jié)構(gòu)三大類。 吸聲材料的氣孔是開(kāi)放的，且互相連通，其氣孔越多，吸收性能越好。大多數(shù)吸收強(qiáng)度較低，因此，吸收材料應(yīng)設(shè)置在護(hù)壁臺(tái)度以上，以免碰撞壞。多孔吸收材料易于吸濕，安裝時(shí)應(yīng)考慮脹縮的影響,隔聲材料,建筑上把主要起隔絕聲音作用的材料稱為隔聲材料。隔聲材料主要用于外墻、門(mén)窗、隔墻以及隔斷等。隔聲可分為隔絕空氣聲（通過(guò)空氣傳播的聲音）和隔絕固體聲（通過(guò)撞擊或振動(dòng)傳播的聲音）。兩者的隔聲原理截然不同。 對(duì)于空氣聲，根據(jù)聲學(xué)中的“質(zhì)量定律“，其傳聲的大小主要取決于墻或板的單位面積質(zhì)量，質(zhì)量越大，越不易震動(dòng)，則隔聲效果越好?？梢哉J(rèn)為：固體聲的隔絕主要是吸收，這和吸聲材料是一致的；而空氣聲的隔絕主要是反射，因此必須選擇密實(shí)、沉重的如粘土磚、鋼板等作為隔聲材料。 對(duì)于隔絕固體聲音最有效的措施是采用不連續(xù)結(jié)構(gòu)處理。即在墻壁和承重梁之間，房屋的框架和墻壁及樓板之間加彈性襯墊，這些襯墊的材料大多可以采用上述的吸聲材料，如毛氈、軟木等。將固體聲轉(zhuǎn)換成空氣聲后而被吸聲材料吸收。,吸聲材料及其結(jié)構(gòu),多孔吸聲材料 多孔吸聲材料，包括纖維狀、顆粒狀和泡沫狀，其對(duì)低頻聲的吸收比較差；多孔吸聲材料的構(gòu)造特征是：材料從表到里具有大量?jī)?nèi)外連通的微小間隙和連續(xù)氣泡，有一定的通氣性。這些結(jié)構(gòu)特征和隔熱材料的結(jié)構(gòu)特征有區(qū)別，隔熱材料要求的是封閉的微孔。多孔吸聲材料是普遍應(yīng)用的吸聲材料，其中包括各種纖維材料：玻璃棉、超細(xì)玻璃棉、巖棉、礦棉等無(wú)機(jī)纖維，棉、毛、麻、棕絲、草質(zhì)或木質(zhì)纖維等有機(jī)纖維。纖維材料有的直接以松散狀使用，有時(shí)可用粘著劑制成氈片或板材，如玻璃棉氈、巖棉板、草紙板、木絲板、軟質(zhì)纖維板等等。微孔吸聲磚等也屬于多孔吸聲材料。泡沫塑料，如果其中的孔隙相互連通并通向外表，可作為多孔吸聲材料。,共振吸聲結(jié)構(gòu) 其中包括單個(gè)共振器、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、博板共振吸聲結(jié)構(gòu)，常采用共振吸聲原理來(lái)解決低頻聲的吸收。其裝飾性強(qiáng)并有足夠的強(qiáng)度，故在建筑物中使用比較廣泛。,吸聲結(jié)構(gòu) 空間吸聲體：它是共振吸聲結(jié)構(gòu)和多孔吸聲材料的結(jié)合，可預(yù)先制作，可根據(jù)不同的使用場(chǎng)合和條件，因地制宜地設(shè)計(jì)