Sound transmission loss analysis of lattice sandwich structures based on NIAH

HOU Zhonghua; LIU Bingxin; ZHANG Sijia; WANG Wensheng

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.008

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Sound transmission loss analysis of lattice sandwich structures based on NIAH

·Fatigue·Damage·Fracture·Failure Analysis· | 更新时间：2025-12-22

- Sound transmission loss analysis of lattice sandwich structures based on NIAH
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 12, Pages: 89-97(2025)
- 作者机构：
  
  1.河南科技大学土木建筑学院工程力学系，洛阳 471023
  2.大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室，大连 116024
- 作者简介：
  
  WANG Wensheng, E-mail: wswang@live.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51975187);Open Fund of the State Key Laboratory of Structural Analysis, Optimization and CAE Software for Industrial Equipment, Dalian University of Technology(GZ25108)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.008
  CLC： TB53
- Received：27 July 2024，
  
  Revised：2024-09-13，
  
  Published：15 December 2025
- 稿件说明：
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侯中华，刘冰鑫，张思佳，等. 基于NIAH的点阵夹层结构传声损失分析［J］. 机械强度，2025，47（12）：89-97.

HOU Zhonghua，LIU Bingxin，ZHANG Sijia，et al. Sound transmission loss analysis of lattice sandwich structures based on NIAH［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（12）：89-97.
侯中华，刘冰鑫，张思佳，等. 基于NIAH的点阵夹层结构传声损失分析［J］. 机械强度，2025，47（12）：89-97. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.008.

HOU Zhonghua，LIU Bingxin，ZHANG Sijia，et al. Sound transmission loss analysis of lattice sandwich structures based on NIAH［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（12）：89-97. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.12.008.

摘要

点阵夹层结构具有高比强度、抗冲击、降噪等优异的力学性能，广泛应用于建筑、车辆船舶、航空航天等领域。在此类工程结构设计中，如何提高结构的隔声性能从而减少噪声是至关重要的。由于点阵夹层结构含有大量细观构件，造成此类夹层结构的详细有限元数值分析计算量巨大，一般需要将其等效为均质结构再进行结构响应分析。首先，建立了点阵夹层结构在简谐声波垂直入射条件下声传递损失的理论模型，简要阐述了渐近均匀化方法的新格式（Novel Implementation of Asymptotic Homogenization Method

NIAH），并分析了基于该方法计算点阵夹层结构传声损失的可行性。在此基础上，以加强型蜂窝点阵夹层结构单胞为研究对象，利用渐近均匀化方法对该结构的传声损失进行了预测，同时在有限元软件中建立结构的声学分析模型，通过对比结构的传声损失曲线验证了理论计算的可靠性。最后，分别讨论了结构的面板厚度和芯子各关键参数对加强型蜂窝点阵夹层结构隔声性能的影响。研究结果为点阵夹层结构的声学性能分析提供了参考。

Abstract

Lattice sandwich structures possess excellent mechanical properties such as high specific strength

impact resistance

and noise reduction

which are widely used in construction

vehicles and ships

aerospace

and other fields. In the design of such engineering structures

it is crucial to improve the acoustic isolation performance of the structure to reduce noise. Due to the large number of fine-scale components in the lattice sandwich structures

detailed finite element numerical analysis of these structures entails a significant computational workload

generally necessitating their equivalence to homogeneous structures for structural response analysis. Firstly

a theoretical model was established for sound transmission loss (STL) of lattice sandwich structures under the condition of vertical incidence of simple harmonic acoustic waves. The novel implementation of the asymptotic homogenization method (NIAH) was briefly described

and the feasibility of calculating STL of lattice sandwich structure was analyzed based on this method. On this basis

the STL of the reinforced honeycomb lattice sandwich structure unit cell was predicted using the asymptotic homogenization method. Meanwhile

an acoustic analysis model of the structure was established in finite element software

and the reliability of the theoretical calculation was verified by comparing the STL curves of the structure. Finally

the effects of key parameters such as panel thickness and core layer size on the acoustic isolation performance of the reinforced honeycomb lattice sandwich structure were discussed. The results of the study provide reference for the acoustic performance analysis of lattice sandwich structures.

关键词

Keywords

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