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先进的材料

先进的材料

声波屏障可减轻折纸的交通噪音

柱状结构根据折纸基材的折叠程度而变化
Tuned out: dynamic 声屏障s can adapt to traffic conditions

折纸风格的折叠底座上的路边石柱可在不限制驾驶员的情况下阻止交通噪音’s view. That’希望有一种新的“sonic barrier” proposed by Manoj Thota和Kon-Well Wang 在密歇根大学安阿伯分校。他们的设计可以在配置之间切换,以根据交通状况有选择地禁止某些频率。

道路产生的噪声污染来自许多来源,包括发动机,排气装置和轮胎,但是声谱实际上取决于两个主要因素:车辆的类型和速度。公共汽车,重型货车和任何缓慢行驶的交通都会产生以低频为主的频谱,而汽车和高速行驶的车辆往往会产生高频噪声。

坚固的墙壁可以很好地阻挡所有这些组件,但是由于道路交通通常不会产生纯白噪声,因此很少需要这样做。存在光学透明的周期性声屏障,但如果将它们永久固定在适当的位置,则它们仅对某些频率有效。通过允许周期性动态变化,Thota和Wang的目标是产生一个可以根据需要调整以匹配主频率的屏障。

折叠以适合

这个想法的核心是使用称为Miura折纸的可折叠基材。一定程度的折叠使纸张的顶点排列成正方形格子,而六边形格子图案则来自其他折叠角度。通过在每个顶点处放置一个垂直支柱,可以根据需要修改屏障组件的布置和间距。

研究人员使用分析和数值方法对系统进行了建模,并发现了两个折叠角,分别在500Hz和1000Hz处使声音衰减最大化。通过使用固定在铝小面和聚合物折叠边缘上的PVC管的七分之一比例的物理模型,证实了仿真结果。

由于障碍物只需要一个方向的致动就可以在状态之间切换,Thota和Wang认为,这可以替代使用坚固的墙壁或固定周期的结构来阻止交通噪音。所建议的隔离层不仅具有风的渗透性,因此避免了墙基础承受的任何风荷载,而且还可以更好地扩散反射到道路中的声波,从而进一步降低路边的噪音水平。

该研究发表在 应用物理学杂志.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者