普信®声学院：成型多孔材料的弹性特性研究『实验与建模』。

在某些条件下，用于消音的多孔材料需要成型，以满足瓦楞纸板的结构要求。此外，它可以用于提高材料性能。例如，楔形用于增加低频的吸声特性。先前已证明，可以通过将楔形表示为一系列穿孔层来再现此类材料的性能，如图1所示，每个穿孔层使用双重孔隙度理论进行建模。

图1：由一系列穿孔层组成的消声楔模型。

与纯数值方法（如有限元）相比，该分析模型在数值上被证明是有效的，从而可以进行快速而可靠的预测（见图2）。还证明了该模型可以与图像源模型耦合，以预测消声室内的声场，从而从自由场假设中检测出可能的差异。

图2：消声楔形物在法向入射时在平面波下的吸声分析模拟结果。

根据弹性特性，已知“波浪”形材料会针对不希望的振动水平表现出有趣的去耦特性。例如，与具有平坦表面的相同材料相比，混凝土厚板底层具有更高的压缩性能（参见图3）。

图3：用于隔振的成型多孔材料。

尽管大量记录了声学特性的分析模型（例如，参见上文），但这种材料的弹性特性的预测仍然是一个悬而未决的问题。因此，本文提出研究基于两尺度微-宏方法的数值模型。

第一阶段是预测多孔型芯的固有弹性。通过一系列针对压缩应力和剪切应力的数值测试，可以获取完整的弹性矩阵，从而可以计算出杨氏模量和泊松比（参见图4）。

图4：数值压缩和剪切应力（顶部）能够恢复全部弹性矩阵（底部）。从Matelys ScalingCell软件提取的插图。

一旦检索到这些固有参数，模型的第二阶段包括对多孔材料进行数值成形，并使用与第一阶段类似的方法施加所考虑的应力。但是，在第二阶段，检索到的参数是成型多孔材料的刚度。应该强调的是，这不是固有特性，因为它与规定的材料厚度以及“波浪”的后跟和尖端的值相关。

该方法的验证是在两个考虑的阶段进行的。通过使用准静态压缩方法对型芯（未成型）材料进行的杨氏模量和泊松比测量，可以验证预测的固有特性。然后评估压缩和弯曲运动的成型材料的刚度，并将其与数值预测值进行比较。给出了各种几何形状和多孔基材几种性质的结果。特别地，所测试的多孔芯包括纤维和碎屑材料以及粘弹性泡沫。

这项工作实际上可以对成型多孔材料的弹性特性进行原型制作，以替代效率较低的试验和错误测试。

本文来源：interNoise 2019

本文作者：François-Xavier Bécot, Luc Jaouen, Fabien Chevillotte

作者单位：MATELYS-Research Lab