1-1 前言
複合材料為兩種或兩種以上的材料，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，複合材料因具有高強度、比重比金屬輕、疲勞強度高等 優異的特性，且隨著纖維、樹脂基材與成型加工技術不斷地研發，現今，
複合材料已廣泛地被應用於飛機、火箭、衛星、運動器等領域。
隨著螢幕顯示器、電視等電子產品平面化、薄型化的趨勢，許多揚聲 器發展出平面型揚聲板的揚聲器(圖 1-1)，不同於一般傳統錐盆型揚聲板的 揚聲器(圖 1-2)。平面型揚聲板以長形的平面揚聲器空間利用的彈性較大，
如裝置於LCD、TV 的兩側。一般較常見的電磁動圈式平面揚聲器，其結構 大致可分為揚聲板、懸邊、彈波、音圈及激振器(圖 1-3)。由於纖維強化之 複合材料具有優異的機械性質及質量輕的特性，因此揚聲器之揚聲板逐漸 改以複合材料板取代單一材料板，而揚聲板特性乃是揚聲器品質優劣的重 要判斷因素之一。
揚聲器的功能在於將聲音再生，所以原音重現的程度高低便決定了揚 聲器的好壞。人耳可以感受到的聽覺頻率會因個人感受差異及年齡而有所 不同，一般而言，聽力可及的頻率大約為20 ~ 20k Hz，聲壓(或稱頻率響應，
Sound pressure level，SPL)範圍為 0 ~ 120 dB 之間。良好的揚聲器要能作到
「原音重現」，意即在其頻率響應下所發出之聲壓皆可維持一定值，完美地 將原本的聲音傳達出來。因此本文將探討揚聲板對揚聲器聲壓表現的影響。
1-2 文獻回顧
CPT) [1]的古典積層板理論(Classical lamination theory)對複合材料薄板來進 行分析已能得到不錯的結果，但對於厚板而言，由於複合材料揚聲板之側 向剪力模數(Shear modulus)比沿纖維方向的楊氏係數(Young’s modulus)低很 多，且在厚度上較薄板高出許多，因此容易產生側向剪變形，所以古典板 理論不適合分析較厚之複合材料板。為此，Mindlin 提出了一階剪變形理論 (The first-order shear deformation theory，簡稱 FSDT) [2]，首先將側向剪力 的影響加以考慮，但是因為假設側向剪力分布為常數，並不符合實際的情 況，於是Whitney [3、4]便提出了剪力修正因子來加以修正，此種理論比較 適合用在長厚比大於15 的結構上；之後，學者又提出了各種高階剪變形的 理論，雖有提高理論值與實際狀況相比之準確性，但其計算上比較複雜許 多，因此本文所使用揚聲板之分析以一階剪變形理論為主。
在研究三明治板的文獻方面，Reissner [5]推導控制方程式研究應用小變 形、等向性三明治板的力學行為，文獻將面層假設為薄膜，並忽略中心層 平行面層的應力。O’Connor [6]提出用有限元素法來分析三明治結構，他以 平面彈性元素來構建中心層，樑元素來構建面層。Kanematsu [7]用 Ritz method 來分析矩型板的彎曲和振動。
以及低阻尼的性質，才能增加揚聲器的效率。以上文獻討論了不同的材料
本文主要的研究方法，透過ANSYS 有限元素分析軟體建立揚聲板的模 型，為了驗證模型的正確性，先實際做出複合材料揚聲板之平面揚聲器，
並以LMS 聲壓頻譜儀量測聲壓曲線。接著在 ANSYS 進行簡諧激振分析，
計算出不同激振頻率下揚聲板所有節點之振幅及相位角，輸入由Fortran 程 式所寫成的聲壓公式計算聲壓，並以LMS 聲壓頻譜儀繪製出聲壓曲線，將 曲線與實驗結果對照，以驗證模型的正確性。
模型正確性得到驗證後，再以最佳化設計方法找出適當之揚聲板的心 層厚度與加勁長度，討論最佳化所得之結果，與原始條件的聲壓曲線作比 較，探討對聲壓的影響及其改善的程度。