[发明专利]一种基于阻尼材料温变频变特性的复合结构声学设计方法

权利要求书

1. 一种基于阻尼材料温变频变特性的复合结构声学设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备初始高性能粘弹性材料

以IIR为基体，将其与HDCPD、PIB和CaCO₃中的至少一种共混，制备得到初始高性能粘弹性材料；

(2)表征初始高性能粘弹性材料的材料参数

使用DMA分别在1Hz、1.3Hz、1.6Hz、2Hz、2.5Hz、3.2Hz、5Hz、6.3Hz、7.9Hz、10Hz以及-50℃、-40℃、-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃下测试初始高性能粘弹性材料的阻尼损耗因子和弹性模量；

使用DSC测试初始高性能粘弹性材料的玻璃化转变温度；

根据初始高性能粘弹性材料的玻璃化转变温度，利用时温等效方程计算粘弹性材料在特性温度T下的转化因子α_T；使用α_T将上述不同温度下的测试结果进行频率转换，从而实现拓宽频率的目的；然后使用α_T可以获得材料在不同温度下的频变阻尼损耗因子和弹性模量；

时温等效方程如下式(1)所示：

(1)；

其中，C₁和C₂为经验参数，T_r为参考温度；

(3)建立复合结构的热传递模型

选择一种复合结构为应用阻尼材料的实际结构，在ANSYS中建立复合结构的热传递分析模型；基于复合结构的使用环境温度计算其热传递特性，确定复合结构两侧表面的实际温度，为铺设阻尼材料之后的材料温变数据选取提供依据；

(4)建立复合结构的声振特性模型

在复合结构两侧表面均铺设厚度为3mm初始高性能粘弹性材料和厚度为1mm铝箔，得含有约束阻尼的复合结构；在LMS Virtual.lab Acoustic中建立含有约束阻尼的复合结构的声振特性模型；在模型中，输入粘弹性材料的温变、频变阻尼损耗因子和弹性模量，计算复合结构在不同温度下的声振响应；

(5)分析“材料/结构”之间参数影响规律

采用单一变量法，将上一步模型中粘弹性材料的阻尼损耗因子、弹性模量分别增加或者减小，调查材料参数变化对复合结构的声振响应影响；

(6)获得最佳材料参数并优化粘弹性材料的配方

根据最小的一组振动声辐射结果，确定粘弹性材料的最佳阻尼损耗因子、最佳弹性模量；使用步骤(1)的方法，优化粘弹性材料的配方，尽可能达到最佳参数的指标；

(7)复合结构的声振特性分析验证

使用步骤(2)的方法，重新测试并确定优化后的粘弹性材料的温变、频变阻尼损耗因子和弹性模量；使用步骤(4)的方法，计算使用新材料之后的复合结构的声振响应，直至粘弹性材料的性能满足要求。

2.根据权利要求1所述的基于阻尼材料温变频变特性的复合结构声学设计方法，其特征在于，步骤(1)中初始高性能粘弹性材料的制备包括以下步骤：

S1：将纯IIR切成薄片，在橡胶混合器中于130℃下预热搅拌10min后，用搅拌辊将IIR捏合10min；

S2：向搅拌辊中加入不同含量的HDCPD、PIB和CaCO₃，于130℃下捏合20min，然后在10MPa的压力下压制5min，即得。

3.根据权利要求1所述的基于阻尼材料温变频变特性的复合结构声学设计方法，其特征在于：所述复合结构为铝型材。