1.1 前言
複合材料為兩種或兩種以上的材料，利用協同加工法結合在一起，以 擷取原材料的特性和優點，讓原材料能發揮本身的優異性並滿足實際需 要。複合材料分纖維強化(Fiber-reinforced)、微粒強化(Particle-reinforced)兩 種，其中以纖維強化的複合材料應用較廣，此種材料在纖維方向具有高勁 度、高強度的特點，可以依照需求加以設計補強來達到實際要求。複合材 料具有質量輕、強度高、設計多變性等優於傳統金屬的特性，目前已被廣 泛地應用在航太、造船、飛彈、運動器材等對於重量較敏感以及需要有高 強度需求的結構上。近年來由於顯示器、電視等商品逐漸平面化的影響下，
許多揚聲器為因應平面化的需求而發展出平面振動板，而複合材料在強 度、重量上都符合振動板的需求。本文的重點即在探討具彈性支撐複合材 料圓板的振動及聲傳。
各種結構都有其自然頻率，當外力之激振頻率接近結構物自然頻率 時，即發生共振(resonance)，此時結構本身會產生大振盪。對揚聲器而言，
激振頻率達到振動板的第一個自然頻率即 值時，揚聲器會因為振動板的 大變形而開始產生較高的聲壓位準值，在此之後振動板才會有較良好的聲 壓位準值，所以振動板之 值亦可視為揚聲器的有效頻寬的起點。
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揚聲器之功能主要在將美好的聲音再生、傳達出來。人耳之聽覺頻寬 大約為 20 ~ 20k Hz、聲壓感覺範圍為 0 ~ 120 dB 之間，如果揚聲器所發出 之聲壓在此頻寬下都可維持一定值、聲壓高低起伏不大，此就是一個很好 之揚聲器。
本文主要目的在探討揚聲器之振動板對聲壓位準的影響。討論重點將 放在疊層角度、疊層方式、位移響應、重量、彈性支撐對複合材料做成之 振動板聲壓位準的影響。
1.2 文獻回顧
本文主要在探討具彈性支撐複合材料圓板振動和聲傳研究，在平板振 動方面，由古典板理論(Classical Plate Theory,簡稱 CPT)所改寫的古典積層 板理論(Classical Laminated Plate Theory)為理論基楚進行振動模態分析。古 典積層板理論適合用在薄平板之模擬，所以用在分析圓形複材薄平板的振 動行為已經可以得到很不錯的效果，可以達到寬厚比>60。若分析對象變成 複材積層厚板或三明治板的時候，板子橫截面的剪變形不宜忽略，故可使 用一階剪變形理論(First-Order Shear Deformation Theory，簡稱 FSDT)或高階 剪變形理論(High-Order Shear Deformation Theories，簡稱 HSDTs)進行振動 與力學分析。對三明治板而言，用 Kant-Manjunatha theory 或 Pandya-Kant theory 來模擬的話，可得比較好的結果[1]；對厚板而言，用 Kant-Manjunatha theory 做為理論基礎的話，可獲得較正確的解。由於本文所使用的複材積層 板之寬厚比不小於 60，所以仍可使用古典積層板理論或是 FSDT 來進行振 動板振動行為分析。
在振動方面，有關振動模態分析與多自由度振動響應系統之運動方程 式，參考書藉作者為 W. T. Thomson[2]、王栢村[3]等；參考論文有陳正義[4]、
詹東恩[5]、卓永剛[6]。
在聲壓計算方面，由 Morse[7]文中了解聲壓理論，並由 Takeo[8]中導出 的聲壓方程式來探討圓形平面振動板的聲壓曲線特性。
1.3 研究方法
本文主要目的在於圓形振動板之聲射研究上，我們將重點放在探討聲 壓位準和振動板結構有何關係，振動板之振形為何會影響聲壓位準的表 現，及彈性支撐對聲壓位準扮演何種角色等。
在理論部分，本文改寫 Yoshihiro[9]中以古典積層板理論為基礎之數值 方法來模擬具彈性支撐複合材料圓板的振動行為，並將其寫成 Fortran 數值
分析程式。首先驗證 ANSYS 模擬之正確性，與 Leonard[10]中的理論值做 比較，並確定其為正確的。在確定 ANSYS 模擬的正確性後，進而探討 Fortran 數值分析的收斂性和適用範圍。
使用 ANSYS 和 Fortran 程式來模擬圓板實際之振動行為，並將所得之 結果與實驗結果作比對。藉由 Fortran 和 ANSYS 進行簡諧激振響應分析，
計算不同激振頻率下振動板各點之振幅及相位角。將計算所得之分析值與 PULSE 和 MLSSA 所測得之實驗結果相比較，以確定數值分析之正確性。
在實驗量測方面，首先利用 PULSE 來量測 及其聲壓位準值，觀察聲 壓趨勢、自然頻率是否和理論結果相吻合，以驗證古典積層板理論適用性。
並藉由實驗結果，探討振動板之形狀、位移響應、重量、疊層等對聲壓位 準的影響，以便設計擁有更好聲壓趨勢之複合材料振動板。
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