潜艇典型结构的声振特性研究概况及声学设计构想

潜艇结构的振动与声辐射特性是声隐身研究的重点。对潜艇典型结构的声振特性研究现状进行综述,归纳总结典型结构声学设计的研究动态,论述开展结构声学设计的重要性和必要性,提出基于声学性能开展结构设计的流程及方法,为进一步研究潜艇结构声隐身设计提供参考。     

基于模态理论的有源声学结构控制机理研究

有源声学结构是近年来提出的一种控制结构低频声辐射的有效方案，它是智能结构在噪声控制领域的具体应用，其控制机理是一个亟待解决的关键问题，文中结合声辐射模态和结构振动模态理论对该问题进行了研究并作了定量解释。研究结果表明：有源控制的机理在于减小结构主导辐射模态的幅度（声功率），同时保证低阶非主导辐射模态的幅度不会有大的升高；在控制高阶辐射模态幅度的同时，低阶辐射模态幅度也被有效控制；四个次级板能够抵消各种类型的振动模态对应的主导辐射模态，从而有效控制结构所有振动模态的声辐射。     

约束阻尼对二维声学黑洞薄板减振特性的影响

声学黑洞（Acoustic Black Holes,ABH）以结构厚度的幂律变化实现弹性波的汇聚,结合阻尼层能较好地抑制结构振动。为进一步实现结构的低频振动控制,将声学黑洞与约束阻尼复合,建立附加约束阻尼的二维声学黑洞薄板模型,采用数值方法计算加速度响应与结构损耗因子,研究二维声学黑洞板附加约束阻尼后的减振特性,并通过二维声学黑洞薄板振动试验开展验证,最后探究约束层材料、厚度及约束阻尼半径对声学黑洞板低频减振性能的影响规律。结果表明：相比于附加自由阻尼,约束阻尼使声学黑洞薄板在第一阶共振峰处的加速度导纳降低12.61 dB;当约束层厚度为截断厚度的2倍左右时,薄板整体可以达到较佳的减振效果。研究可为声学黑洞薄板结构的低频减振应用提供重要参考。     

声学黑洞在圆柱壳上的应用及结构优化研究

针对声学黑洞（Acoustic Black Hole,ABH）在圆柱壳结构上的应用问题，首先采用有限元法分析嵌入ABH的圆柱壳结构的振动特性并讨论不同结构尺寸对其振动特性的影响。随后对结构开展进一步研究，在嵌入ABH的圆柱壳结构外布置局域振子，分析其振动特性，并讨论不同材料振子及振子不同的质量分布对结构振动特性的影响。结果表明：相比原结构，嵌入ABH的圆柱壳结构的振动传递损失增加；当结构内径增大时，振动峰值向高频移动，振动衰减增大；在嵌入ABH的结构外侧附加振子使其发生局域共振可增加振动衰减，改善结构的振动特性；若采用不同材料振子，其质量增大时，振动衰减会向低频移动；随着振子外侧质量向中心集中，结构固有频率随之降低，振动衰减前移，可知振子质量及刚度参数对结构的振动特性有较大影响。     

自适应声学结构声压误差传感策略

在自适应声学结构的实现中，误差传感策略是关键的一环，现有研究表明：利用结构表面声压构造目标函数是可行的方法，但实际中只能测量近场声压，由此将带来一系列差异，文中研究这种差异的大小及克服的办法。结果表明：在与次级结构表面平行、面积相等的测量面上，如果测量面距振动结构的距离远小于声波波长，则测量面上离散点的声压平方和作为有源控制的目标函数即可取得良好的降噪效果。     

高速列车车体结构振动和车内声学特性分析

为了研究高速载客列车车体结构振动及车内声学特性，建立高速列车有限元模型，对全车体进行模态分析和轨道谱响应分析，并基于声与结构耦合对车体内腔进行声学模态分析。车体前200阶固有模态频率跨度为0.62～100.27 Hz，前6阶0.62～1.51 Hz为车身整体相对于转向架的低频振动，其余各阶为车身结构的弹性振动。当施加我国200 km/h等级提速线路通用轨道谱激励时，体振动在0～2.00 Hz的低频有较大响应。车体内腔前200阶声学模态频率跨度为0～126.66 Hz，在20～100 Hz之间模态比较密集。     

船舶结构动力学的进展与信息化

本文基于船舶结构动力学的基本问题并围绕其相关领域－船舰振动模态，稳态响应，从振动到声学，船舶结构试验和检测，水下爆炸，对历史和发展现状进行了评述，提出了若干值得注意的研究领域和发展动向，并从它们的发展轨迹中，探讨了信息化和相关的计算机技术，数值分析技术，图形技术和试验检测技术对于舰船结构动力学的支撑和推动作用及发展前景。     

轮对振动和噪声的分析

以轮轨表面粗糙度为激励,利用车辆-轨道多刚体耦合振动模型计算轮轨作用力.利用有限元理论建立轮对的有限元分析模型,以轮轨作用力为激励进行轮对的振动频响分析.以振动响应分析结果作为边界条件,利用边界元理论建立轮对边界元声学分析模型,对轮对振动声学特性进行了计算分析.其结果与公认的模型和软件的计算结果相比具有较好的一致性,证明本文做法的正确性.     

基于声功率最小化的结构修正及其优化

研究了一种运用结构修改使振动结构表面辐射的声功率达到最小的优化设计方法,这种方法将结构动力学、声学和优化等学科综合为一体。结构在谐频外力作用下产生的声功率可,用集中参数和波叠加的方法计算,附加质量块用阻抗表示为外力,通过遗传算法找出对声功率最小有贡献的最优质量点的位置,使结构变为一个“弱辐射体”。     

基于声学黑洞波动控制技术的槽型轨动力吸振器减振降噪特性研究

轨道交通引起的环境振动噪声问题持续增加,即使目前具有多种控制效果良好的减振降噪措施,但仍有望做进一步的提升。在该研究中提出了一种新型的槽型轨道动力吸振器,将声学黑洞波动控制技术与动力吸振原理相结合。该吸振器设计的目标是保证主结构强度与刚度的前提下,采用附加的声学黑洞阻尼振子作为吸能单元,对主结构的振动能量进行传递、吸收与耗散。为了研究声学黑洞型动力吸振器对槽型轨道振动特性和声辐射特性的影响,利用仿真分析对不同类型的动力吸振器下槽型轨道的位移导纳和振动衰减率进行了评估;采用滚动噪声预测模型计算分析了声学黑洞型动力吸振器的降噪效果并探究了其参数对轮轨振动噪声的影响规律。结果表明：槽型轨在800～1 000 Hz频段内的一阶pinned-pinned在未采取措施的情况下振动响应显著,振动衰减率仅为0.68 dB/m,在安装了声学黑洞型动力吸振器之后轨道结构的振动衰减率上升到1.80 dB/m,提高率可达265%。