柔性接管材料隔振降噪效果研究

王新民

摘 要：? 利用四端網絡法，得到管道兩端的傳遞關系，計算出透射系數，解釋了汽車進排氣系統中靠近聲源的地方采用橡膠接管的原因，并得出柔性接管材料與管道材料密度和切變模量的乘積相差越大，透射系數越小，隔振降噪效果越明顯的結論。

關鍵詞：? 柔性接管;隔振降噪;四端網絡法;透射系數

中圖分類號：? TB535??????? ??文獻標識碼：? A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.12.004

Reseach on the Effect of Vibration Isolation and Noise Reduction of Flexible Take-over Materials

Wang Xinmin

（School of Automotive Engineering， Jiangsu Vocational College of Information Technology， Wuxi 214153， China）

Abstract： ??Using the four-terminal network method， the transmission relationship between the two ends of the pipeline is obtained， the transmission coefficient is calculated， and the reason for adopting rubber tube in the entrance and exhaust system near the sound source is explained. It is concluded that the greater the difference between the density and the shear modulus， the smaller the transmission coefficient， and the more obvious the effect of vibration isolation and noise reduction.

Keywords： ??flexible duct; vibration isolation and noise reduction; four-end network method; transmission coefficient

0 引言

柔性接管是汽車進排氣系統中常用的一種隔振降噪元件。大部分文獻研究柔性接管對管內流體的聲傳播的影響問題[1-2]，而柔性接管材料吸振隔聲效果的研究作者未見到相關文獻。本文利用四端網絡法，得到管道兩端的傳遞關系，計算出透射系數，解釋了汽車進排氣系統中靠近聲源的地方采用橡膠接管的原因，并得出接管材料密度和切變模量的乘積對透射系數的影響，即對隔振降噪效果的影響。

1 四端網絡模型

柔性接管可以對任何方向進行連接，對模型進行如下假設：

（1）聲波以平面波的形式傳播;

（2）介質為理想介質;

（3）兩種介質的邊界上滿足聲學邊界條件;

（4）傳播過程中無能量損失;

（5）每段管道都為一聲學元件;

（6）柔性接管為同向連接。

模型如圖1所示，圖中元件1、元件3為同種材料的管道，設其長度分別為L1和L3，波數為K，聲阻抗率為Z;元件2為柔性接管，設其長度為L2，波數為K2，聲阻抗率為Z2。

2 各元件四端網絡模型計算

2.1 各元件任一點的聲壓和速度[3]

元件1任一點的聲壓和速度由以下兩個公式表示：

5 柔性接管材料特性對透射系數的影響

柔性接管一般為金屬波紋管、金屬軟管、橡膠、塑料柔性接頭。汽車進排氣系統金屬波紋管、金屬軟管常用的材料有銅合金、奧氏體不銹鋼。元件1、元件3的材料一般為鋼，元件2的材料及其對應的透射系數值見下表。

6 結論

由上表可知，柔性接管材料為鋼（柔性接管材料與管道材料相同），透射系數為1，無隔振降噪效果;柔性接管材料為橡膠的接管與管道連接時，其透射系數最小，隔振降噪效果最好，這也是汽車進排氣系統中靠近聲源的地方? 采用橡膠接管的原因。由圖2可知，兩種材料的密度與切變模量乘積相差越大，透射系數越小，也就是說其隔振降噪的效果越明顯，這將為我們設計管道連接提供理論依據。

因此，聲波在管道中傳播，管道材料相同時，這個聲波就一直傳播下去;管道材料不同時，入射波就會受到阻礙，一部分聲波就會反射回來，這就起到了隔振降噪的效果。

參考文獻：

[1] ??白長青，周進雄，閆桂榮.聲振耦合對薄壁圓柱結構動力特性的影響[J].機械工程學報，2011（5）.

[2] 龐劍，諶剛，何華.汽車噪聲與振動——理論與應用[M].北京：北京理工大學出版社，2006.

[3] 許肖梅.聲學基礎[M].北京：科學出版社，2003.

[4] 樓京俊，朱石堅.丁少春.振動主動控制系統的統計能量分析[J].振動與沖擊，2010（6）.

[5] 王珺，張景繪，寧瑋.復合環境激勵下的聲振耦合分析[J].振動與沖擊，2011（2）.