7-1 結論
本文將蜂窩結構應用於三明治平面揚聲板，探討如何使揚聲板聲 壓 值 提 高 ， 聲 壓 曲 線 平 滑 。 在 製 程 上 達 到 減 輕 質 量 的 目 的 ， 在
6 3
1.575 10 m
的板體積下，巴沙木板和蜂窩板只相差 0.04g。計算聲壓時，原 3D 模型和簡化三層模型計算時間為 21:1，在低頻處聲壓值接 近，高頻處聲壓趨勢吻合，在最短的時間內提供聲壓近似值，大大減 低設計過程的時間耗費。
本文並發現蜂窩揚聲板的各個設計參數常是只對一個板等效參數 有很大的影響，利用此發現探討如何調整蜂窩三明治板參數使聲壓平 滑，聲壓值提高，計算結果顯示芯層材料加厚導致的密度增加，或面 板變薄的板抗彎強度減小導致的聲壓曲線不平滑都可藉由蜂窩芯層 厚度做加強，在同樣板質量下蜂窩板確實較巴沙木實心板聲壓曲線更 平滑。同時蜂窩板因採用非正六邊形蜂窩芯使板振動節線移動，改善 聲壓曲線的局部音谷，在同樣的板質量下，這是巴沙木加勁板作不到 的，同時因為結線移動造成高頻振動模態轉為彎曲模態，如此則 x 軸 方向加勁同時改善低頻和高頻聲壓，改進了文獻[22]之 x 軸加勁只能 改善低頻音谷的設計。
7-2 未來研究方向
在未來，可以往將材料反求推廣至非等向性面層材料。並深入討 論當面層和芯層材料強度相差過大時，衍生的蜂窩層穩定性問題。研 究 truss core 的製程以適合非金屬材料，進而應用作為三明治板芯 層，建立解析模型，推算等效機械性質並討論適用範圍，並且如何設 計可使聲壓曲線平滑，聲壓值提高。
參考文獻
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表 2-1 不同密度芯層材料上膠時間
2.48e8Pa 2.4 88e8
9.56e7Pa 2.5 16e8
9.2e8Pa 9.6 95e8
3.56e8Pa 3.7 29e8
表 6-2 模型計算三點彎矩與文獻[9]比對
體
表 6-2 模型計算三點彎矩與文獻[9]比對(續)
0.1576 0.0 886
0.0933 0.0 531
0.2 489
0.1 305
0.1598 0.0 772
0.1862 0.0 900
0.2483 0.1 396
0.7 027
0.3 617
0.45102 0.2 167
0.1090 0.0 560
0.3 490
0.1 493
0.2495 0.0 959
0.2 033
0.0 716
度 mm
0.6170 0.250 7
1.6727 0.710 5
1.1055 0.370 2
( 2 )
效)Hz 效)Hz
三 261
七 145 Honey_thick
mm
Gyz Pa
減小值 Gxz Pa
減小值 1.2 5.05181e
+6
7.57772e +6
1.7 4.75465e +6
5.8% 7.13197e +6
5.8%
2.2 4.59256e +6
9.0% 6.88884e +6
9.0%
2.7 4.4905e+
6
11.1% 6.73575e +6
11.1%
3.2 4.42034e +6
12.5% 6.63051e +6
12.5%
3.7 4.36914e +6
13.5% 6.55371e +6
13.5%
4.2 4.33013e +6
14.2% 6.49519e +6
14.2%
表 6-7 蜂窩板設計參數對性能的影響
MKS 制
E I
Gyz
取值原因
蜂窩網格 邊長降為一 半
0.252e-4 至 0.228e-4 下降很少
0.249e-4 至 0.222e-4 下降很少
0.255e-4 至 0.201e-4 下降 20%
0.285e-4 至 1.659e-4
提升很多 Gyz/(120 度
Gyz)
表 6-9 改變面積 1 剪力模數使音谷差值減緩 面積一材料
常數
音谷發生頻 率 Hz
最大聲壓差 值 Db
Gyz1 1 7175 8.68
Gyz1 2.5 7400 8.03 Gyz1 7.5 8750 3.89 Gyz1 10 9875 2.59
表 6-10 改變面積 1 和面積 2(4)剪力模數使音谷差值減緩 面積一 面積二(四)材料常數 音谷發生頻
率 Hz
最大聲壓差值 Db
Gyz1 10 Gyz2 1 2675 7.84 Gyz1 10 Gyz2 1.5 2675 7.16 Gyz1 10 Gyz2 3 2675 6.12 Gyz1 10 Gyz2 5 2450 4.25
圖 1-1 三明治板
圖 1-2 平板式揚聲器
(a)
(b) (c)
(d)
(e)
圖 2-1 各種材質的四角蜂窩缺陷:(a)70gcm 紙 (b)(c)厚紙板 (d)編 織玻纖布 (e)碳纖
圖 2-2 紙板上膠處
圖 2-3 六角蜂窩芯層製作程序
圖 2-5 三明治樑缺陷一
圖 2-6 缺陷一改善方法
圖 2-7 三明治樑缺陷二成因
2-8 三明治樑缺陷二改善後成品
圖 2-9 三明治樑缺陷三
圖 2-10 三明治樑缺陷四
圖 2-11 三明治樑缺陷四改善方法
圖 2-13 改變蜂窩網格大小三點彎矩實驗
圖 2-14 改變蜂窩層厚度三點彎矩實驗
圖 2-15 改變芯層材料三點彎矩實驗
圖 2-16 改變面板材料三點彎矩實驗
圖 2-16 改變面板材料三點彎矩實驗(續)
圖 2-18 製程使試片質量減輕量
1 2 3 4 5 6 7 8
0 2 4 6 8 10 12x 108
試片編號1-4為50gcm網格5mm 50gcm網格7mm 60gcm網格5mm 60gcm網格7mm
楊式係數Ex
1-4為非單位質量 5-8為單位質量
1 2 3 4 5 6 7 8
0 2 4 6 8 10 12x 108
試片編號1-4為50gcm網格5mm 50gcm網格7mm 60gcm網格5mm 60gcm網格7mm
楊式係數Ey
1-4為非單位質量 5-8為單位質量
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
圖 3-1 三明治結構平壓實驗
圖 3-2 長樑試片三點彎曲實驗
圖 3-3 外伸點位移 圖 3-4 三明治樑斷面實面積 上壓
上墊塊 測變形附
變形
下墊 試樣 球形支座 試驗機平台
圖 4-1 蜂窩三明治板建模難點
圖 4-2 實體模型與簡化
圖 4-3 由實驗推求等效材料常數流程
因面板 isotropic
所以 E
f E
fx E
fy E
fz圖 4-4 揚聲器系統模型
圖 4-5 頻率響應圖
聲壓板
聲壓量測點
圖 5-1 振動板聲場
圖 6-1 驗證實體模型
圖 6-2 驗證規範 GB/T1453-2005 和 GB/T1456-2005
圖 6-3 實體和規範比較
實體模型
三層模型
一層三點彎矩等效
圖 6-4 0.2 毫米揚聲板模態圖
實體模型
三層模型
一層三點彎矩等效
圖 6-5 0.5 毫米揚聲板模態圖
實體模型
三層模型
一層三點彎矩等效
圖 6-6 0.8 毫米揚聲板模態圖
實體模型
三層模型
一層三點彎矩等效
圖 6-7 2 毫米揚聲板模態圖
實體模型
三層模型
一層三點彎矩等效
圖 6-8 3 毫米揚聲板模態圖
實體模型
三層模型
一層三點彎矩等效
圖 6-9 7 毫米揚聲板模態圖
圖 6-10 實驗和模擬聲壓曲線
圖 6-11 三明治板參數圖
圖 6-12 由模擬討論設計參數對聲壓的影響
圖 6-13 參數對等效性質的影響
圖 6-15 設計參數對低頻聲壓曲線的影響(續)
圖 6-17 等效性質對低頻聲壓曲線的影響
圖 6-17 等效性質對低頻聲壓曲線的影響(續)
圖 6-18 不使低頻音谷延後的參數
圖 6-19 板等效剪力模數對低頻聲壓的影響
圖 6-21 設計參數對中高頻聲壓影響
圖 6-21 設計參數對中高頻聲壓影響(續)
圖 6-22 使中央頻段音谷延後的參數
圖 6-23 不使高頻段音谷延後的參數
圖 6-24 不使高頻段音谷延後的參數二
圖 6-25 等效性質影響中頻段聲壓曲線
圖 6-25 等效性質影響中頻段聲壓曲線(續)
圖 6-26 等效密度影響高頻聲壓曲線
圖 6-27 等效 Gxz Gyz 影響高頻聲壓曲線
圖 6-27 等效 Gxz Gyz 影響高頻聲壓曲線(續)
圖 6-28 等效性質中影響聲壓的次要因素
圖 6-29 板材單位密度抗彎強度隨設計參數變化
圖 6-30 板材等效 Gyz 隨蜂窩網格邊長變化
圖 6-31 板材等效密度隨設計參數變化
圖 6-32 改變蜂窩網格邊長對聲壓的影響
圖 6-33 板材等效 Gyz 隨設計參數變化
圖 6-34 改變蜂窩板芯層材料厚度對聲壓的影響
圖 6-35 改變蜂窩板面層厚度對聲壓的影響
圖 6-36 板材單位密度抗彎強度隨蜂窩芯層厚度變化
圖 6-37 改變蜂窩板芯層厚度對聲壓的影響
圖 6-38 聲壓值隨蜂窩芯層厚度改變大小
圖 6-39 非正六邊形網格蜂窩
圖 6-41 揚聲板分割尺寸
圖 6-42 挾長揚聲板兩邊加大均布質量對聲壓的影響
圖 6-43 巴沙木板高頻聲壓曲線
(a)巴沙木材質揚聲板 3125Hz 模態節線圖
(b)巴沙木材質揚聲板 7175Hz 模態節線圖
圖 6-44(c)巴沙木材質揚聲板 9875Hz 模態節線圖
圖 6-45 面積 1 Gyz1 7.5 節線圖
圖 6-46 面積 1 Gyz1 10 節線圖
圖 6-47 加大面積 1 Gyz 值使局部音谷落差減緩
圖 6-48 面積 1 在 Gyz1 10 下 3125Hz 的節線圖
圖 6-49 面積 1 Gyz1 10+面積 2 Gyz2 1.5+面積 4 Gyz4 1.5
圖 6-50 面積 1 Gyz1 10+面積 2 Gyz2 3+面積 4 Gyz4 3
圖 6-51 面積 1 Gyz1 10 下加大面積 2 和 4 Gyz 值之聲壓曲線
圖 6-52 60 毫米 8 毫米玻纖加勁
圖 6-53 加勁後音谷聲壓曲線改善