基于1-1-3型压电复合材料水声换能器性能分析

为提高高频水声换能器的性能,提出了一种基于1-1-3型压电复合材料的带有梯形匹配层的水声换能器设计。应用有限元方法分析了有无匹配层对复合材料电性能、辐射端振动位移的影响。并研制了带匹配层和不带匹配层的2种水声换能器。测试结果显示引入匹配层使得水声换能器在谐振频率为360 kHz时最大发送电压响应达到169.4 dB,接收电压灵敏度为-190 dB,-3 dB下接收信号带宽最大可达70 kHz,最大声源级达到208 dB。发送电压响应比没有匹配层的换能器提高了3.8 dB、声源级提高了6 dB、接收带宽拓宽了1.45倍。     

二维多频声辐射问题的频域边界元分析方法

针对含有复杂频率成分声源的辐射问题,首先采用傅里叶变换将时域声源传播的控制波动方程转化为频域的Helmholtz方程;其次,选取多个等间隔的频率点作为采样频率,应用边界单元法求解各特征频率的Helmholtz方程,获得不同位置在各采样频率下的声压;最后,采用离散傅里叶反变换将频域声压幅值和相位转化为时域声压.边界元方法...     

用有限元/边界元方法计算U型管振动声辐射

利用有限元软件AN SY S和声学边界元软件SY SNO ISE对U型管道结构的受激振动与辐射声场进行分析.首先在AN SY S软件中计算结构受结点力激励时外表面的法向位移;然后提取耦合面单元网格数据及其法向位移,作为SY SNO ISE软件中的边界元模型和边界条件,计算出结构体的表面声压和外声场.通过对U型管声振模型计算分析,发现壳体厚度和耦合振动模态对于受激振动辐射声场具有一定影响.本文的研究为解决工程实际中管道振动中的噪声控制与设计优化提供了方便有效的途径.     

水下声源辐射声功率测量实验研究

针对水下声源辐射声功率测定问题,提出了一种混响水池测量方法.通过在混响水池内测量声源的空间平均声压功率谱,并对混响水池的声场进行校准,可以得到声源在自由场条件下的辐射声功率.研究了声源位置、声源与水听器的不同距离等对空间平均声压功率谱测量结果的影响,分析了在混响水池中测量声源辐射声功率的下限频率与水池尺度的关系.对空间平均功率谱进行了测量不确定度分析,其A类不确定度不大于1 dB.通过混响时间计算的混响场条件下的声源辐射声功率至自由场的修正量与实测修正量之间的差别不超过1 dB.该方法同时适用于水下复杂声源或具有一定空间分布声源的辐射声功率的测量.     

应力参数对圆柱壳声辐射影响的初探

对加筋圆柱壳由于肋骨数目改变所引起的结构应力参数变化对辐射噪声的影响进行了探索．运用Ansys软件建立不同结构参数的加筋圆柱壳有限元模型，计算了模型在激振力作用下的耦合振动响应，提取结构表面的位移，在Sysnoise软件中计算各种声学物理量．得到了各工况下模型在水下受激振动时的结构表面速度、水中辐射声压和辐射声功率等分布规律．找出了肋骨数目改变引起的结构应力参数与加筋圆柱壳振动和结构声辐射之间的关系，对舱段结构振动与噪声的控制有重要的参考意义．     

矩形铝蜂窝夹层板振动本征频率实验研究

运用等效理论对矩形镍铬钢薄板和铝蜂窝夹层板弯曲振动进行分析,并通过实验验证:辐射板的最低本征频率正相关于换能器的起始发射频率,辐射板的模态密度正相关于换能器带宽.采用铝蜂窝夹层板作为辐射板的超声换能器,在5 V的信号激励下,起振频率为15 kHz,带宽为15～45 kHz,辐射声压级为95 dB,声压级起伏不超过±5 dB.而且具有薄型的优点,厚度不大于2 mm,辐射面积不大于500 mm2,水平辐射声压级无指向性.     

船舶辐射噪声远场空间指向性

为了获得浅海波导条件下船舶辐射噪声的远场空间指向性,提出了一种由水听器获得的船舶辐射噪声近场声压数据,推算其远场辐射声压的方法,即由近场声压数据,反演出船舶辐射噪声源模型中的多极子强度和位置,然后利用简正波理论,计算该反演参数所对应的远场指向性.仿真计算过程中,将该方法获得的远场指向性与原假设声源直接计算的远场指向性进行对比.结果表明,该方法能有效的计算出船舶辐射噪声的远场空间指向性.     

二维周期阻尼薄板结构的声辐射特性

对二维周期结构的现有研究大多局限于振动带隙方面,而针对二维周期阻尼薄板结构的声学特性,特别是结构材料属性对其声辐射特性的影响研究相对较少。通过有限元与边界元相结合的方法建立数值仿真模型,根据ISO 3744：2010（E）标准划分ISO Power FieldPoint Mesh场点,通过计算场点声压均方值揭示晶格常数、板和阻尼材料的密度等结构和材料参数对声辐射特性的影响规律,为控制周期阻尼结构的声辐射和实现降噪提供理论基础。     

磁致伸缩换能器辐射板活塞振动幅值的近似计算

以柱形磁致伸缩换能器为对象,建立了其辐射板在驱动力作用下的运动模型,给出了一阶解析解,并与实验结果进行了比较.结果表明,对一阶振动,该解析解具有足够精度,可方便应用于换能器辐射板的动力学设计.     

电磁式大功率水下超低频声源研究

针对超低频声源辐射功率与体积、重量间矛盾的问题,提出了一种采用电磁式激励的大功率、小尺寸、活塞式水下超低频声源.从平面活塞辐射特性研究出发,建立电-磁、磁-力、力-振动转换模型,利用Matlab/Simulink仿真模块和电磁有限元仿真软件Ansoft对电磁驱动的动态特性进行了仿真,分析了声源驱动电流、驱动力、振动位移...     

基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别

针对驻波悬浮辐射/反射面之间(谐振腔内)的非轴对称声场,首先通过COMSOL仿真得到第3悬浮模式下声场典型截面上的声压分布。然后,采用Matlab编程将此声压进行Radon变换,得到该截面上各方向的激光测振仪(LDV)速度输出,并将其与实验得到的LDV速度输出进行对比,验证了LDV速度输出与声场声压的对应关系。最后,基于FBP算法并通过Matlab编程将实验中获得的LDV速度输出进行重建,得到该截面的声压分布,对比COMSOL仿真结果,从而验证非轴对称驻波声场的识别效果。     

结构声辐射的微元算法

本文提出了一种适用于不同材料特性、结构形状和边界条件的薄壳结构声辐射的计算新方法,并开发了计算机软件。在有限元分析结构表面振动速度分布基础上,将每个单元划分为若干微元,这可视振动体为无数微小活塞组合,每个微元上的振动速度和各点声压相同。由计算每个微元的声压及声功率后叠加得到整个结构的声压及声功率。算例对比表明,本方法在计算精度和速度上取得了令人满意的结果。     

PVDF声辐射模态传感器设计中的关键问题研究

利用分布式位移传感材料PVDF薄膜设计声辐射模态传感器,通过检测低阶辐射模态的幅度以获得结构近似的辐射声功率。基于声辐射模态理论和PVDF传感模型,推导了PVDF形状系数理论公式,对设计中的关键问题进行了研究,得出PVDF的形状系数和结构振动模态选取的通用准则,提出分频段设计法解决了形状系数和结构振动模态之间在选取上的矛盾,在此基础上对PVDF传感器进行了优化设计并给出了PVDF对的中心线取值的一般规律,利用声辐射模态的嵌套特性使得输出电荷的放大倍数与频率呈线性关系,并通过实例仿真验证了文中结论。     

新型微耕机磁流变弹性体隔振系统控制策略仿真

目前微耕机设计基本不考虑振动隔离,导致其作业过程中产生的剧烈振动使操作者无法忍受。针对该问题,基于磁流变液的数学模型建立磁流变弹性体变刚度和阻尼的数学模型,计算其等效刚度和等效阻尼,并设计一种新结构磁流变弹性体隔振器,进而建立隔振系统的数学模型,研究刚度和阻尼对系统稳定性的影响。根据磁流变弹性体的性质,建立变刚度和阻尼的控制策略,搭建Simulink仿真模型,采用PID控制、开关控制和未加控制进行仿真分析,通过仿真结果以检验控制效果。结果表明：阶跃输入时,PID控制系统的位移和速度响应能够迅速趋于稳定,开关控制的最大位移幅值是PID控制的2倍,最大速度幅值是PID控制的8倍左右;未加控制的位移和速度响应趋于稳定的时间最长,幅值也最大;多频正弦输入时,未加控制的位移幅值是开关控制的5倍多,是PID控制系统的10倍左右,速度幅值是开关控制的7倍左右,而开关控制的速度幅值略大于PID控制的速度幅值;随机输入时,开关控制的位移幅值整体上小于未加控制,而PID控制的位移幅值整体小于开关控制,且其位移曲线最平滑,速度曲线PID控制波动最小,开关控制次之,未加控制波动最大;混合输入时,未加控制位移和速度幅值分别是开关控制的4倍和7倍左右,开关控制的位移和速度幅值是PID控制的2倍左右,而且PID控制的位移和速度波动最小。综上所述：PID控制策略简单、控制效果最好,为后续工作的控制器开发和实验验证奠定了理论基础。     

声强测量系统用双水听器的校准方法研究

利用双水听器组成声强探头进行声强测量是研究水下声源和结构振动声辐射特性的有效方法之一，由于用互谱法计算声强时，采用有限差分代替导数，因此对双水听器的一致性要求很高。在耦合腔中采用传递函数法进行双水听器接收复声压的一致性校准，并采用易地交换测量消除声场不均匀性的影响，实验证明易地前后两个水听器输出电压传递函数的几个平均结果能够准确量双水听器幅度和相位的一致性偏差。     

复杂锥柱结构中频水下声辐射特性研究

验证了基于波动理论的FE-SEA混合法计算复杂结构中频水下声辐射的可行性,对复杂锥柱结构的中频水下声辐射特性进行了研究,讨论了载荷作用位置及内外壳板厚对其声辐射的影响,研究表明载荷作用于内壳时,其辐射声压最小;增大内壳厚度相比于增大外壳厚度能更有效的减小圆柱壳声辐射.     

基于有限元和边界元的轮胎振动声辐射仿真计算

为考察轮胎振动声辐射的规律,本文从仿真计算的角度,以195/65R15型轮胎为研究对象,通过ABAQUS建立了多层复合结构轮胎有限元模型,计算了轮胎接地点在受到径向激励时各节点的振动速度,并将其转化为声学边界条件,在Virtual.Lab中利用间接边界元的方法计算了轮胎的辐射声压、声功率级以及远场指向性,同时考察了胎压,静载以及胎侧材料等对轮胎振动声辐射的影响.结果表明轮胎的振动噪声能量主要集中在各特征频率,而胎面和胎侧的振动是轮胎振动声辐射的主要噪声源.与此同时,胎压和静载对声辐射影响较大,而胎侧材料对声辐射的影响很小.这为轮胎在真实路谱激励下研究其振动声辐射奠定了基础,同时为轮胎滚动过程中振动声辐射的仿真计算提供了指导.     

基于ATILA的宽带超磁致伸缩纵振换能器设计

针对常用的水声换能器分析软件无法直接计算稀土超磁致伸缩换能器的问题,利用ATILA有限元软件的超磁致伸缩材料模块,直接在软件中建立模型并计算,设计了一个低频、宽带、大功率的超磁致伸缩纵振式换能器,并分析了换能器空气中的振动模态、阻抗特性及水中的发射性能.制作的换能器样机纵向振动谐振频率和前盖板弯曲振动谐振频率分别为2.5 kHz和6.6 kHz,在2～7 kHz的频带范围内,声源级不低于190 dB.同时将仿真结果与测试结果进行了比较,结果表明ATILA有限元软件的计算结果与换能器的测试结果吻合较好.     

鱼雷结构振动与声辐射的统计能量分析

针对鱼雷壳体振动引起的辐射水声将直接影响到鱼雷的声隐身性能,且其振动还会传递至声换能器基阵,影响声换能器的正常工作,从而影响鱼雷的自导精度和距离的问题,对鱼雷壳体的中、高频振动和声辐射问题,应用统计能量分析法建立了水下鱼雷壳体的统计能量分析模型,结合算例研究了鱼雷壳体的振动与声辐射特性,得出了有用的结论.事实表明,该方法能有效地应用在鱼雷壳体结构的振动与声辐射特性分析上,具有较强的工程适用性和可操作性.     

车内噪声智能控制系统的模态最优控制

研究了模态坐标下的噪声智能控制,给出了基于孤立模态最优控制的模态控制器设计方法。在此基础上,研究了噪声智能控制系统的最优控制,给出了箱式板梁组合空腔结构控制前后的结构位移响应及内部的噪声响应。数值结果表明,应用本文的智能控制方法,可使声场强度由控制前的94.32dB降到87.27dB;结构振动位移及内部的声压幅值也大幅度降低。