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系統識別號 U0026-1008201507585000
論文名稱(中文) 有限元素數值分析多孔性材料之隔音與吸音特性
論文名稱(英文) Finite Element Analysis of Sound Insulation and Absorption Properties of Porous Materials
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生(中文) 洪子婷
研究生(英文) Tz-Ting Hung
學號 N66021430
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 72頁
口試委員 口試委員-黃忠信
指導教授-林育芸
口試委員-王雲哲
口試委員-劉鈞耀
中文關鍵字 多孔性材料  有限元素法  開孔型結構  閉孔型結構 
英文關鍵字 Porous material  Finite element method  Open-cell structure  Closed-cell structure 
學科別分類
中文摘要 本文利用ABAQUS有限元素數值分析建立多孔性材料之二維聲學模型,模型包含固體及流體(空氣)兩種介質,變化介質幾何與排列組合,以探討微觀結構對多孔材料的聲學表現之影響,並將部分結果與聲學理論分析比對。特徵阻抗的實部與虛部,分別代表介質具有儲能能力與消能能力,其中消能能力又稱為吸音能力。本文數值分析中,開孔型結構在聲波傳遞方向上可以經由固體與流體兩種介質平行並進,而閉孔型結構在聲波傳遞方向上需經過固體/流體介質先後交錯。因此結果顯示,開孔型結構較能發揮孔洞摩擦所產生之聲能損耗,而閉孔形結構則容易產生固體層共振頻。為了達到理想的吸音能力,預計應以開孔型結構為表面層。如果想要在分析頻率範圍內有平均的隔音能力,開孔型結構所產生之聲能損耗似乎居於主導因素。但隔音性能的提升,仍然是以高面密度的固體為主。
英文摘要 SUMMARY

In this paper, finite element method is used to analyze the acoustic properties of porous materials. Two-dimensional acoustic models were built in ABAQUS. In the models, the porous materials contain two medium, which are solid skeleton and fluid (air) in the pores. By arranging the pore structures in the models, we explore its influence on the acoustic performance of porous material. In the open-cell model, the solid and fluid are arranged in parallel to the direction of sound propagation. In the closed-cell model, the solid were arranged in series with the fluid in along the direction of sound propagation. The results show that open-cell structure dissipates sound energy by the volumetric drag of pore fluid. In order to improve sound absorption ability, we shall expect the use of open-cell material in the surface layer. Meanwhile, open-cell structure also provides good sound insulation in a wide frequency range due to volumetric drag. Closed-cell structure often show strong resonance in the analyses, which indicates the effects of pore structure. Our analyses can be extended further to explore more on the effects of pore structures and the connectivity of pores.
論文目次 目錄

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 X
目錄 XII
表目錄 XV
圖目錄 XVI
符號表 XX
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2本文組織與內容 2
第二章 文獻回顧 3
第三章 聲音的基本理論介紹 6
3.1 聲學簡介 6
3.2 聲場方程式及特性 8
3.2.1 聲學波動方程式 8
3.2.2 平面波與聲學阻抗 9
3.2.3 聲波反射與透射之主要特性 10
3.3 多孔性材料聲學特性 11
3.3.1 等效流體模型 11
3.3.2 Zwikker與Kosten圓管理論 13
3.3.3 Delany and Bazley經驗公式 13
3.4 等效流體模型-聲波通過多層多孔性材料 14
3.4.1 聲波通過兩層無限厚度介質 14
3.4.2 單層有限厚度介質之隔音分析 16
3.4.3 單層有限厚度介質之吸音分析 21
3.4.4 連續兩層有限厚度介質之吸音分析 22
3.5 以簡單振動系統模擬聲波通過無限長平板 23
第四章 數值分析與理論比較 32
4.1 有限元素模型設定 32
4.1.1 材料設定 32
4.1.2 分析方法 34
4.1.3 邊界條件設定 34
4.1.4 元素尺寸 35
4.1.5 隔音與吸音效能之計算 35
4.2 有限厚度介質之隔音效能分析 36
4.2.1 聲學元素與固體元素分析結果比較 36
4.2.2 邊界條件束制性對固體元素分析結果之影響 36
4.2.3 阻尼效應之影響 38
4.2.4 不同孔徑之開孔單層板分析結果 39
4.2.5 閉孔型三明治板(芯材為空氣層)分析結果 39
4.2.6 閉孔型三明治板(芯材為開孔板)分析結果 40
4.3 有限厚度介質之吸音效能分析 41
4.3.1 單層有限厚度介質分析結果 41
4.3.2 開孔型單層板分析結果 42
4.3.3 閉孔型雙層板分析結果 42
4.3.4 閉孔型三明治板(芯材為空氣層)分析結果 43
4.3.5 閉孔型三明治板(芯材為開孔板)分析結果 44
第五章 結論 68
參考文獻 70
參考文獻 參考文獻

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