用于隔絕振動傳播的汽車超材料

材料應用

用于隔絕振動傳播的汽車超材料

Noé F.Melo et al.SAE 2016-01-1791.

編譯：陳丁躍

汽車輕量化設計能夠改善汽車的動力性和燃油經濟性。在汽車輕量化設計過程中，不可避免地需要減小車身覆蓋件的厚度，這將導致汽車NVH性能出現下降。若要改善汽車的NVH性能，則需要增加車身覆蓋件的質量。因此，如何平衡汽車輕量化和NVH性能這兩個相互沖突的設計目標，成為了汽車行業需要解決的問題。而采用具有衰減特性的超材料將成為解決這一矛盾的有效解決方案。

超材料是指具有人工設計結構，且具有天然材料不具備的超常物理性質的復合材料。由于超材料的性質往往不取決于材料的本征性質，而取決于其中的人工結構，因此超材料具有高度的可設計性。在進行汽車超材料的設計時，將超材料內部的結構單元按照周期性方式排列，使其產生局部共振。當振動或噪聲傳遞到材料內部時，材料的這種局部共振能夠很好地將其隔絕。該結構超材料由由支撐框架、張拉薄膜和附加質量塊3部分組成，這些組成部分的參數可能影響超材料的隔聲隔振性能。利用有限元方法，對這些組成部分的參數進行分析。結果顯示，支撐框架的剛度對超材料的隔聲隔振性能幾乎沒有影響；張拉薄膜的預應力和薄膜厚度對超材料的隔聲隔振性能具有較大影響，隨著應力或薄膜厚度的增大，隔聲隔振的波峰值逐漸增大，但當應力或厚度增大到一定限度之后，繼續增大應力或厚度，隔聲隔振的波峰值不再增加；附加質量塊的質量對超材料的隔聲隔振性能也具有較大影響，隨著質量塊質量的增加，隔聲隔振的波峰值逐漸增大，同樣，當質量塊質量增加到一定限度之后，繼續增大質量塊質量，隔聲隔振的波峰值不再增加。