国产化统计能量分析软件FastCAE-Acoustics系列 —舱室隔声性能优化分析

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引言

在船舶设计与制造领域，舱室隔声性能的优化是提升乘员舒适度、保护设备免受声振疲劳破坏的关键环节。懿朵科技作为振动噪声控制领域的专业企业，依托自主研发的FastCAE-Acoustics声振耦合分析软件，针对舱室隔声性能进行了深入研究。本文将详细介绍懿朵科技在船舶舱室隔声性能分析中的技术实践，重点探讨自由阻尼结构对隔声量的提升效果。

一、技术背景

舱室隔声性能是衡量船舶内部声学环境的重要指标，其核心在于评估构件对声波的阻挡能力。懿朵科技通过FastCAE-Acoustics软件，结合统计能量法（SEA），对船舶舱室结构进行高精度建模与仿真分析，旨在揭示不同结构配置下的隔声特性，为船舶设计提供科学依据。

二、模型建立与参数设置

1) 工况介绍

懿朵科技选取了典型船舶舱室结构作为研究对象，建立了两个5m×5m的SEA模型，舱壁厚度分别为0.5mm和1mm。模型中，左边舱室作为声源室，右边舱室作为受声室，中间采用粘弹性阻尼材料（橡胶板）与钢板复合的粘接板进行分隔。分析频带设定为31.5Hz至8000Hz之间的9个倍频程。

图1 隔声量计算模型

2) 材料与物理属性设置

钢板：选用各向同性固体材料中的Steel，密度为7800kg/m³，弹性模量为2.1×10¹¹Pa，泊松比为0.3125，剪切模量为8×10¹⁰Pa，板厚设置为0.5mm或1mm。
阻尼层：采用橡胶板，与钢板形成自由阻尼结构，阻尼层厚度为2mm。

图2板的材料设置

图3板的物理属性设置

3) 声学包定义与载荷施加

懿朵科技在FastCAE-Acoustics软件中定义了自由阻尼结构参数，即1mm钢板+2mm阻尼层组合。同时，对声源舱室施加了10Pa的声约束，模拟实际声学环境。

图4 自由阻尼结构参数设置

图5声约束施加

4) SEA连接设置

通过FastCAE-Acoustics软件自动识别封闭空间并创建SEA声腔，同时建立SEA板壳与声腔之间的连接，确保模型准确反映声波在结构中的传播路径。

三、隔声性能分析

1) 自由阻尼结构效果验证

分析结果显示，对于1mm厚度的钢板，采用自由阻尼结构后，隔声量显著高于未采取减噪措施的结构。这表明，将阻尼材料直接添加在基材表面，通过阻尼材料的拉伸变形有效吸收了声波能量，从而降低了透射声功率级，提升了隔声性能。

图7 两种不同结构的隔声量

2) 壁板厚度对隔声性能的影响

进一步分析发现，当钢板厚度减小至0.5mm时，采用自由阻尼结构的隔声性能优于1mm厚度钢板的情况。这一结果表明，在钢板厚度较小时，自由阻尼结构通过增加阻尼材料的相对比例，更有效地发挥了减振作用，从而进一步提升了隔声效果。

图8 四种不同结构的隔声量

四、技术优势与应用前景

懿朵科技通过FastCAE-Acoustics软件实现的舱室隔声性能分析，具有以下技术优势：

高精度建模：支持复杂结构的精确建模，包括自由阻尼结构等细节处理。
多频段分析：能够覆盖从低频到高频的广泛频带，满足不同场景下的分析需求。
高效仿真：采用统计能量法与混合法相结合，大幅提升仿真效率与准确性。

该技术已成功应用于船舶舱室隔声设计，未来还可拓展至汽车NVH优化、飞机螺旋桨噪声分析、地铁车厢隔声设计等多个领域，为工业产品的声学性能提升提供有力支持。

五、结论

懿朵科技基于FastCAE-Acoustics软件的舱室隔声性能分析，通过自由阻尼结构的应用，有效提升了船舶舱室的隔声量。该技术不仅为船舶设计提供了科学依据，也为其他工业领域的声学性能优化提供了新思路。未来，懿朵科技将继续深耕振动噪声控制领域，推动技术创新与产业升级。

来源：懿朵科技

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