


《NVH前沿科技与工程应用》以简洁明了的形式、通俗易懂的文字,配合丰富的图表,通过大量可借鉴、可复制的详细开发方法与工程应用案例,系统介绍了由声学超材料/超结构催生的NVH前沿科技成果,包含声学黑洞、声学超材料、局域共振超材料、新型减振技术、微穿孔板、施罗德扩散器和仿生声学超材料等内容,力求帮助读者开阔眼界、提升认知,启迪读者迸发出更多奇思妙想。
本书既适合作为从事NVH相关工作的工程技术人员的实践参考书,也适合作为高等院校机械、汽车、船舶、航空等专业师生的教学参考书。
北京市版权局著作权合同登记图字:0120226767号。
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致谢
前言
第1章 声学黑洞与伊顿透镜
1.1 声学黑洞
1.1.1 声学黑洞的技术背景
1.1.2 声学黑洞的理论基础
1.1.3 声学黑洞的结构
1.1.4 声学黑洞特性的利用
1.1.5 声学黑洞技术的应用
1.2 伊顿透镜
1.2.1 什么是伊顿透镜
1.2.2 波在伊顿透镜中的传播特性
1.2.3 伊顿透镜的应用
参考文献
第2章 声学超材料
2.1 问题的提出
2.2 技术背景
2.2.1 声波的斯涅尔反射定律
2.2.2 声波的斯涅尔折射定律
2.2.3 临界角与全反射
2.2.4 全反射与海市蜃楼现象
2.3 广义斯涅尔反射与折射定律
2.3.1 光程与相位
2.3.2 三维广义反射与折射定律
2.3.3 广义反射定律的说明案例
2.3.4 为什么声学超结构具有超越自然结构的特性
2.4 超材料的设计方法论
2.5 超材料/超表面的基本结构单元
2.5.1 迷宫式单元
2.5.2 开口式单元
2.5.3 五模式单元
2.5.4 声单向传播单元
2.5.5 振动控制单元
2.6 隐身技术
2.6.1 五模式声隐身单元
2.6.2 声-电磁-水下波超表面隐身地毯
2.6.3 微波频率的磁隐身单元
2.6.4 声隐身镶嵌薄膜混合型单元
2.7 水下声隐身
2.7.1 消声瓦的设计
2.7.2 阻抗渐变多层复合消声结构
2.7.3 开口式导管混合共振器
2.7.4 二比特编码超构表面
2.7.5 五模式编码超构表面
2.8 地球物理级大尺寸超材料的抗地震效应
2.8.1 共振超级楔形
2.8.2 森林作为天然抗震超材料
2.8.3 圆柱形孔列阵对表面波的衰减
2.8.4 土壤中的钻孔作为抗震超材料
2.9 超材料/超结构的应用实例
2.9.1 超材料在加强核磁共振成像中的应用
2.9.2 超材料在高保真扬声器上的应用
2.9.3 五模式材料在床垫上的应用
2.9.4 超结构在变电所的减噪应用
2.9.5 多功能超材料在高层建筑中的应用
2.9.6 三维多共振声子在高铁上的应用
2.9.7 通气透明消声窗
2.9.8 超薄吸声器
2.9.9 超材料在环境减噪中的应用
2.9.10 混凝土大坝的抗震保护
2.9.11 土坝的抗震保护
2.9.12 超结构在海上钻井平台与海岸建筑防海啸中的应用
2.9.13 考古学超结构
2.9.14 超结构在超级城市规划中的应用
参考文献
第3章 局域共振超材料
3.1 问题的提出
3.2 技术背景
3.3 薄膜共振型超结构单元
3.3.1 镶嵌薄膜振子
3.3.2 薄膜型等效负质量单元
3.3.3 局域共振单元
3.3.4 低频超级吸声单元
3.3.5 超薄共平面螺旋管吸声单元
3.3.6 薄膜型列阵隔声单元
3.3.7 超薄低频完美共振吸声单元
3.3.8 薄膜式同轴环质量单元
3.3.9 超薄低频吸声单元
3.3.10 大型薄膜型低频吸声单元
3.3.11 双负薄膜双六角形柱体单元
3.3.12 双层薄膜型单元
3.4 超薄板型超结构
3.4.1 超薄板单元
3.4.2 单元与列阵之间的关系
3.4.3 蜂窝加薄膜型声学超结构
3.4.4 多重耦合1/4波长管共振器
3.4.5 负弹性模量及负质量密度超结构
3.5 局域共振超材料的应用实例
3.5.1 超材料在印度飞机舱内的应用
3.5.2 轻量化带有薄膜的三明治蜂窝结构在飞机中的应用
3.5.3 薄膜型声学超材料在军用飞机上的应用
3.5.4 双基局域共振声子在汽车车身上的应用
3.5.5 超材料在音响设备上的应用
3.5.6 可接附式局域共振超材料在汽车减噪上的应用
3.6 大规模生产的局域共振超材料
3.6.1 单元构造
3.6.2 单元减振效果实测
参考文献
第4章 新型减振技术
4.1 技术背景
4.1.1 爱因斯坦广义相对论与超级隔振系统
4.1.2 超级隔振系统
4.1.3 古老的机械与古老的问题
4.1.4 古老的机械需要创新的技术
4.2 机械式负刚度减振器
4.2.1 设计背景
4.2.2 负刚度减振理论
4.2.3 设计参数选择
4.2.4 设计结果
4.2.5 负刚度减振器的特点
4.3 机械减振器基本结构
4.3.1 机械式负刚度减振器的结构——垂直运动
4.3.2 机械式负刚度减振器的结构——水平运动
4.3.3 梁型柱的水平运动隔振机构
4.3.4 迟滞阻尼水平隔振系统
4.3.5 自动控制垂向高度的隔振器
4.3.6 具有附加阻尼的六自由度隔振器
4.3.7 主动与自动调节水平系统
4.3.8 主动减振座椅结构
4.3.9 激光与光学设备的负刚度减振器
4.3.10 三叶草圆顶形及贝氏蝶形弹簧垫圈的负刚度行为
4.3.11 具有负刚度的汽车座椅悬置
4.3.12 剪刀式座椅减振器
4.3.13 欧拉梁型负刚度减振器
4.3.14 超低频欧拉压弯梁式减振器
4.3.15 准零刚度座椅悬置
4.3.16 NewDamp弹性减振器
4.3.17 斯图尔特平台
4.4 电磁式负刚度减振器结构
4.4.1 单自由度准零刚度磁悬浮主动减振器
4.4.2 具有无限刚度的磁悬浮减振器
4.4.3 三自由度零揉度减振器
4.4.4 六自由度零揉度磁执行器
4.4.5 负刚度磁弹簧减振器单元
4.4.6 六自由度磁悬浮准零刚度减振器
4.5 主动式负刚度减振器的结构
4.5.1 单调型
4.5.2 宽带扰动的主动控制
4.6 适应性可调制振动阻尼器
4.6.1 可调刚度梁型减振器
4.6.2 可调梁曲率的减振器
4.6.3 形状变化减振器
4.6.4 形状记忆合金型减振器
4.6.5 可调制流体填装梁减振器
4.7 零刚度重力补偿与平衡技术
4.7.1 被动式低重力模拟器
4.7.2 人体工学手臂中性支撑系统
4.7.3 手持录像稳定系统
4.7.4 手臂重力平衡矫形器
4.7.5 人腿重力平衡矫形器
4.8 减振器在飞机中的应用
4.8.1 硬装结构
4.8.2 软装结构
4.8.3 金属丝网悬置
4.8.4 流体弹性悬置
4.8.5 主动减振控制
4.8.6 可调制减振器
4.8.7 主动结构控制
4.9 减振技术在音视频设备中的应用
4.9.1 音响架与隔振垫
4.9.2 精密仪器台架的隔振
4.10 引力波探测——激光干涉仪器的减振
4.10.1 倒摆型减振器
4.10.2 主动控制
4.10.3 二维低频X-型摆减振器
4.10.4 X-型双摆悬挂系统
4.10.5 几何反弹簧过滤器
4.11 其他应用
4.11.1 船舶发动机悬置及其应用
4.11.2 高铁的减振
4.11.3 精密仪器的精密隔振系统
4.11.4 Minus K精密隔振器
4.11.5 热真空试验的隔振系统
4.11.6 原子力显微镜的隔振
4.11.7 光刻机的隔振
4.11.8 空调系统的空气压缩机的减振
参考文献
第5章 微穿孔板
5.1 问题的提出
5.2 理论基础
5.2.1 微穿孔板对平面波的吸声系数
5.2.2 微穿孔板的斜入射与随机入射的吸声系数
5.2.3 双层微穿孔板结构的吸声系数
5.3 微穿孔板的设计、构造与安装
5.3.1 微穿孔板最大吸声系数与频率的计算
5.3.2 微穿孔板的参数设计
5.3.3 微穿孔板安装注意事项
5.3.4 微穿孔板的应用优势
5.4 微穿孔板的其他形式
5.4.1 微穿孔板后接附蜂窝结构
5.4.2 多层微穿孔板结构
5.4.3 微穿孔板结构与透气性薄膜以及空隙材料的组合
5.4.4 微穿孔板吸声器的空腔分割
5.4.5 微穿孔板空腔的不同分割形式
5.4.6 微穿孔板空腔中加孔隙材料
5.5 微穿孔板的应用实例
5.5.1 微穿孔板在建筑上的应用
5.5.2 微穿孔板在餐厅的应用
5.5.3 微穿孔板在排练房与乐池的应用
5.5.4 微穿孔板在高铁隧道口处的应用
5.5.5 微穿孔板在演讲厅、会议室等环境中的应用
5.5.6 微穿孔板在柴油发电机组中的应用
5.5.7 微穿孔板在火箭整流罩中的应用
5.5.8 微穿孔板在航空发动机中的应用
5.6 微穿孔板的潜在应用
5.6.1 微穿孔板吸声器在空调与通风系统管道上的应用
5.6.2 基于微穿孔管的新型发动机排气消声器
5.6.3 微穿孔板用于草坪修剪设备的静音
5.6.4 微穿孔板在空气喷嘴管道中作为管道过滤器
5.6.5 微穿孔板作为声学窗
5.6.6 微穿孔膜在车辆声学包中的应用
5.6.7 微穿孔板吸声器与亥姆霍兹共振器的集成
5.6.8 微穿孔板吸声器在核磁共振扫描机中的应用
5.6.9 微穿孔板吸声器在圆柱体中的应用
参考文献
第6章 施罗德扩散器
6.1 问题的提出
6.1.1 施罗德教授的发现
6.1.2 数学家的悖论与中国余数定理
6.2 理论基础
6.2.1 简约的优雅:二次剩余序列
6.2.2 二次剩余序列在扩散器设计中的实施
6.2.3 最大长度序列
6.2.4 最大长度序列在扩散器设计中的实施
6.2.5 施罗德扩散器声场的直观显示
6.2.6 二维施罗德扩散器
6.3 施罗德扩散器的其他形式
6.3.1 调制相位反射格栅扩散器
6.3.2 原生根序列扩散器
6.3.3 折叠井式施罗德扩散器
6.3.4 分形扩散器
6.3.5 二维二进制幅值扩散器
6.3.6 三进制序列扩散器
6.4 施罗德扩散器的优化
6.4.1 井深优化
6.4.2 基本形状优化
6.5 超级扩散器
6.5.1 超薄型超结构施罗德扩散器
6.5.2 超级施罗德扩散器
6.5.3 超薄平面施罗德扩散器
6.5.4 全息漩涡螺旋扩散器
6.5.5 二次剩余序列井深散射型微穿孔板吸声器
6.6 施罗德扩散器的应用实例
6.6.1 施罗德扩散器在音乐厅中的应用
6.6.2 施罗德扩散器在舞台中的应用
6.6.3 施罗德扩散器在小提琴练琴房中的应用
6.6.4 施罗德扩散器在录音棚中的应用
6.7 施罗德扩散器的商业化应用
6.7.1 施罗德扩散器商业化推动者——彼得·丹东尼奥博士
6.7.2 制作施罗德扩散器
6.7.3 制作二维二进制幅值扩散器
6.7.4 制作二维原生根施罗德扩散器
6.7.5 二维原生根施罗德扩散器的应用
6.7.6 其他施罗德扩散器的制作
6.8 施罗德扩散器的潜在应用
6.8.1 超薄结构扩散器
6.8.2 高速公路及高铁声障
6.8.3 施罗德扩散器作为吸声器
6.9 旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家
参考文献
第7章 仿生声学超材料
7.1 问题的提出
7.1.1 墨子的木鸢
7.1.2 达·芬奇的仿生飞行器
7.1.3 从仿生飞行到仿生安静飞行
7.1.4 猫头鹰捕捉猎物的声学原理
7.2 猫头鹰翅膀的声学特性
7.2.1 猫头鹰翅膀的形态学特征
7.2.2 猫头鹰翅膀前缘梳子状结构的研究
7.2.3 猫头鹰翅膀后缘流苏状结构的研究
7.2.4 猫头鹰翅膀柔软绒毛的研究
7.2.5 猫头鹰翅膀的空气动力学与声学特性
7.3 安静飞机螺旋桨叶片生物仿生
7.3.1 受猫头鹰翅膀启发的飞机螺旋桨叶片设计
7.3.2 计算机模拟结果
7.4 基于生物启发设计的汽车冷却风扇的噪声衰减
7.4.1 受鲨鱼保护鳞片启发的叶片设计
7.4.2 受鲨鱼保护鳞片启发的叶片设计的减噪效果
7.5 飞机机翼的仿生设计
7.5.1 机翼后缘的仿生设计
7.5.2 机翼后缘的仿生导流器设计
7.6 受猫头鹰启发的静音计算机冷却风扇
7.7 长耳鸮翼仿生叶片的气动噪声衰减
7.7.1 仿鸮翼翼型的计算
7.7.2 仿鸮翼翼型的减噪效果
7.8 受猫头鹰启发的船舶螺旋桨噪声的衰减
7.8.1 受猫头鹰翅膀静音结构启发的螺旋桨静音工程解决方案
7.8.2 受猫头鹰翅膀静音结构启发的螺旋桨的减噪效果
7.9 飞蛾的声学仿生学
7.9.1 飞蛾的隐身术
7.9.2 基于飞蛾翅膀的生物超级吸声材料
7.10 声学仿生学的应用
7.10.1 成熟的声学仿生学的工程应用
7.10.2 声学仿生学在无人机上的应用
7.10.3 金属切削中的仿生学减噪的应用
参考文献
第8章 声学超材料的工程化与商业化
8.1 超材料与知识产权企业
8.2 科研人员的商业化努力
8.3 研究机构对新科技的资助与支持
8.4 超材料在中国的商业化与工程化成功案例
8.5 声学超材料的工程化与商业化路线图
8.5.1 声学超材料的结构基本单元
8.5.2 声学超材料的塑胶注塑制作
8.5.3 注塑成型单元制造流程
8.5.4 声学超材料的商业化思考
参考文献
后记
封底
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