复合材料基座减振性能试验研究

本文在对金属基座和复合材料基座进行振动传递特性对比试验的基础上,研究复合阻尼材料基座的减振效果。试验结果表明,采用复合材料基座后加速度振级落差达到4dB,具有良好的减振效果。     

刚度-质量-阻尼综合优化的船舶减振统一阻抗模型法

提出了船舶减振统一阻抗模型法,以结构阻抗值衡量减振能力,探讨同步进行刚度-阻振质量-阻尼材料综合配置的结构动力学布局优化设计。分别建立了基于结构原点阻抗、传递阻抗和阻抗级落差描述的三种动力学布局优化模型。以某军舰基座减振设计为例,验证所提出的统一阻抗模型法。算例中以基座各构件的厚度和大质量阻振方钢截面尺寸为尺寸设计变量,方钢和阻尼材料的布局为拓扑设计变量,利用模型映射变换方法,将该离散优化模型连续化。利用近似代理模型方法,求解该多频段动力学优化问题,验证刚度-阻振质量-阻尼材料同步优化设计的优越性。     

复合材料面板对筒型基座整体抑振机制影响规律研究

提出一种新型复合材料筒型基座结构形式，其面板采用夹芯结构设计；通过系统阻抗特性分析理论预测面板结构及材料参数对基座减振性能的影响规律；针对夹芯面板开展静/动力学特性试验；以振级落差为减振效果评价指标，通过激振试验研究了面板结构参数对基座抑振机制的影响规律。研究结果表明：在频段 ，夹芯面板刚度能有效控制基座减振性能，随着频率的增加，面板刚度抑振机制减弱，阻尼高频损耗抑振机制增强；夹芯面板芯材厚度的增加对基座高频抑振性能优于表层厚度增加；面板对基座减振耗能贡献高于环壁间阻尼芯材。     

阻振质量复合托板减振效果试验研究

在双壳舷间结构声传递途径试验分析基础上,提出了阻振质量复合托板结构。通过典型双壳动力舱段振动及声辐射数值试验,分析了阻振质量截面参数、布置位置对刚性复合托板隔振性能的影响规律。通过开展大尺度舱段模型的振动特性试验,验证阻振质量复合托板的有效性。结果表明:阻振质量复合托板显著降低了舱段中高频的振动及声辐射,非耐压壳体20～4 000 Hz频段振动加速度级平均降低3 dB以上。     

含阻振质量基座的舱室声振特性FE-SEA法分析

基于波动理论分析实心阻振质量阻抑振动波传递特性,根据阻抗失配与波动形式转换原理,设计矩形空心与实心阻振质量回路结构并引入到主机基座周围。以模态密度为划分子结构依据,将整船结构划分为FE子结构和SEA子结构。采用FE-SEA混合法对模型的舱室声振特性进行预测,与实验值进行对比,验证仿真结果的有效性。与原始结构进行对比,分析阻振质量对基座结构振动波阻抑特性。结果表明:布置矩形阻振质量回路后,含有空心阻振质量结构的舱室较原始基座结构和实心阻振结构有较好的减振降噪效果,尤其在中频段减振降噪效果明显优于低频段降噪效果。     

局域共振型周期管路系统振动特性研究

管路系统广泛应用于船舶动力设备、空调通风管道等系统中，是振动传递的一个重要途径，控制管路的振动可有效抑制其对振动噪声的传递。声子晶体周期管路结构设计技术能有效减低管路系统的低频振动噪声。以一种局域共振型周期管路为研究对象，建立周期管路系统的仿真模型，分析局域振子宽度、外径和材料密度等参数对周期管路减振效果的影响规律，并通过试验进行验证。结果表明：局域振子的宽度和材料密度对管路系统减振效果影响明显，最高可降低7.8 dB；局域振子的外径对管路系统的振级落差影响较小。基于局域共振设计周期管路系统可为管路系统的减振设计提供新的思路。     

舱段的声振特性分析和舱壁的振动控制

为降低舱壁振动对圆柱壳舱段声振性能的影响,对舱壁展开结构声学设计,并采用阻尼减振理论措施。在舱壁表面敷设阻尼材料以减小结构振动响应;利用阻抗失配原理,在舱壁根部与壳体连接处添加贴板支撑垫以增大振动波传递损失。采用FEM/BEM法对改进舱壁前后舱段的声振性能进行数值计算,分析舱壁的振动控制效果。结果表明：舱壁敷设阻尼材料和添加贴板支撑垫不仅可有效降低舱段振动和声辐射,也进一步地隔离振动波向舱段壳体的传递,是一种较好的减振降噪措施。     

高传递损失基座阻抗优化设计法

提出基于阻抗优化的高传递损失基座设计法,定义高传递损失的量化关系。该方法基于阻抗级和阻抗级落差描述基座的减振效果,通过阻抗综合优化设计获得高传递损失基座。以某水面舰船为例,采用有限元方法对舰船舱段内的基座进行频响分析,通过单点激振单点拾振、单点激振多点拾振的阻抗计算实例,验证了利用阻抗级来描述舰船基座减振效果的可行性。基于Isight平台的近似代理模型优化方法,对基座系统中方钢不同拓扑布局进行了分析,以方钢布置尺寸为设计变量实现了多因子阻振优化设计。高传递损失基座的阻抗优化设计方法可为工程中基座减振设计提供参考。     

壳间新连接结构形式下双层圆柱壳声振性能分析

从衰减振动波传递入手,对双层壳间连接结构进行了声振设计。运用减振隔振原理和Snowdon隔振模型,提出具有高弹性、高阻尼的近似质量—弹簧—阻尼减振特性的橡胶—质量块新型壳间连接结构,并对双层壳声振特性进行了数值仿真分析,最后讨论了连接元件刚度、材料阻尼和中间质量块变化对双层壳声振传递特性的影响。研究表明：提出的新型壳间连接结构能有效降低双层壳振动声辐射;弹性连接元件的刚度、阻尼和附加中间质量变化对减振降噪效果有较大的影响。研究结果可供潜艇声隐身设计参考。     

新型组合式道床系统低频振动控制研究

针对组合式道床系统道床板低频域振动增大的现象,基于被动式阻尼吸振原理设计道床板上阻尼减振器,根据车辆-轨道耦合动力学理论建立有限元模型,对比分析普通道床及安装阻尼减振器前后组合道床系统的振动特性,研究结果表明:由于普通道床轨道结构与地面基础刚性连接,普通道床道床板的振动加速度级要低于组合道床道床板的振动加速度级,但道床板与基础之间没有隔振措施,使得普通道床地基的振动水平明显高于组合道床地基的振动水平;在20 Hz~40 Hz,组合式道床系统安装道床板阻尼减振器可有效降低道床板的振动加速度级;且随着质量比增大,减振效果逐渐增强,当质量比为0.3时,最大插入损失可达15 d B。     

阻振质量-刚度-阻尼材料配置同步优化的基座声学设计

提出了一种通过配置阻振质量、优化构件尺寸和阻尼材料的基于声功率级约束的基座优化设计方法。不同于以往通过基座减振优化设计进而减小辐射噪声的方法,验证了基座声学优化设计对声隐身特性的直接效果。分别建立阻振质量单独优化、阻振质量-基座刚度同步优化、阻振质量-基座刚度-阻尼材料综合优化三种基座声学优化模型,比较了三种优化模型的优缺点。通过建立某算例基座声学动态代理模型,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络方法进行优化计算,得到满足设计要求的最优设计,拟合误差较小,结果较为可信。     

基于动柔度法的轨道高架桥橡胶垫减振性能研究

为探讨下橡胶垫对桥梁减振效果,基于动柔度法建立车辆-轨道-桥梁耦合的垂向动力学模型,车辆考虑1/8轮对系统,只考虑一系弹簧阻尼计算车轮动柔度,钢轨看作无限长Timoshenko梁,桥梁简化为简支的Euler梁,扣件系统、橡胶垫用线性弹簧阻尼单元模拟,联合车轮动柔度、钢轨动柔度和线性接触动柔度计算频域轮轨力并施加到钢轨上,计算钢轨、道床板、桥梁的动力响应。采用振动加速度级、加速度级插入损失和Z振级插入损失评价橡胶垫的减振效果,结果表明,采用橡胶垫后钢轨振动响应略有增大,Z振级插入损失为–0.81 d B,道床板振动响应大幅增加,Z振级插入损失为–10.3 d B,桥梁的振动响应减小明显,Z振级插入损失为:15.6 d B,计算结果表明橡胶垫能有效的降低桥梁结构振动,相关的研究为桥梁的减振降噪提供了一定参考。     

轨道交通扣件隔振性能应用研究

根据隔振原理,在双层非线性扣件基础上进行结构和动力学参数优化,选取工况基本一致的线路,分别进行轨道系统的动态变形、振动和传递特性测试.测试结果表明,优化后的双层非线性减振扣件满足轨道线路安全要求,与优化前减振扣件相比,优化后减振扣件垂向一阶频率降低,阻尼增大,隧道壁1～80 Hz频段Z计权加速度总振级降低1.7～2.2...     

地铁车站减振墙的动力特性分析

为减少地铁列车运行产生的振动能量通过车站主体结构传播至地表,本文设计了一种车站减振墙。以雄安至北京大兴国际机场快线金融岛站为研究背景,通过在车站墙体内部设置由黏弹性材料构成的阻尼层形成减振墙,分析了列车荷载作用下减振墙的减振效果。研究结果表明：列车荷载作用下,从时程结果来看,车站减振墙最大可使车站周围土体平均振动加速度幅值减小28.6%,振动加速度峰值减小31.9%;从频谱分析来看,车站周围土体振动加速度峰值降幅最大为66.1%,平均降幅为45.1%;对应1/3倍频程谱,采用减振设计后,最大可使土体中振动加速度级降低5.5 dB,降幅达8.4%。通过在车站主体结构墙内部设置由黏弹性材料构成的阻尼层进行减振设计,可有效减少列车振动能量在车站主体结构内的传播。     

含负泊松比超材料肋板的双层圆柱壳声振性能分析

在保证结构承载能力的前提下,设计了含轻量化、减振降噪性能优良的负泊松比超材料肋板的双层圆柱壳结构,探索将其应用于潜艇动力设备舱舱段,以降低因动力设备引起的振动与噪声。通过调节超材料肋板宽度,可改变双层圆柱壳结构的整体刚度,调节超材料功能基元壁厚、角度以及基元层数可改变双层圆柱壳结构的隔振及声辐射性能;研究了保持肋板总质量不变条件下,超材料功能基元层数对双层圆柱壳结构隔振与声辐射性能的影响;给出了不同超材料肋板结构宽度、功能基元负泊松比及基元层数下双层圆柱壳结构的强度、固有频率、加速度响应级、振级落差、振动传递率以及辐射声功率。通过与常规双层圆柱壳结构对比,证实了采用负泊松比超材料肋板的双层圆柱壳结构轻量化优势与低噪声性能。     

多孔流体阻尼式动力吸振器的动力学建模及实验研究

针对振动敏感型通信器件的低频减振问题,研究一种多孔流体阻尼式动力吸振器。通过建立吸振器动力学模型,确定动力吸振器刚度和阻尼的最优参数,分析阻尼孔参数对沿程阻尼力和局部阻尼力的影响规律,给出吸振器阻尼的设计方法。在介质分别为水和硅油的情况下,对动力吸振器减振性能进行实验验证,结果显示动力吸振器的吸振频率在1.6 Hz~2 Hz之间,随流体粘度增加,减振效果降低。主振质量吸振后的振动传递率最大可衰减53%左右,表明多孔流体阻尼动力吸振器对于低频振动有较好的抑制效果。     

地铁致某近代建筑振动分析及减隔振措施研究EI北大核心CSCD

地铁运行引起的振动通过土层传播,会对邻近建筑物产生不利影响。以某地铁沿线近代历史保护建筑为背景,依据建筑结构参数及土层实测数据建立“隧道⁃土体⁃保护建筑”精细化三维数值模型,并结合振动响应预测分析方法对地铁运行时建筑物振动响应进行评估。从振源减振及过程阻振两方面对其减振效果进行量化分析和参数优化研究。结果表明:在未采取减隔振措施的情况建筑物振动超限,优化轨道类型的减振效果最为显著,使用弹性长枕轨道时结构Z振级可降低8.2~11.2 dB;使用钢弹簧浮置板轨道可使结构Z振级降低14.9~18.9 dB。过程阻振措施中,隔振墙的隔振性能对墙体材料特性最为敏感,深度及厚度其次;其中EPE泡沫材质墙体隔振效果最优,可使结构Z振级降低10.6~11.5 dB,水平速度峰值约75%;增加隔振墙厚度及埋深在一定程度上提升了隔振性能,但隔振效果增量不显著。提出了一种快速计算隔振墙隔振效果的预测方法,该研究可为类似工程的振动分析以及减隔振措施设计提供参考依据。     

舰船高传递损失基座振动波传递特性

基于波动理论,根据阻抗失配和波形转换原理,分析了不同基座连接结构中振动波传递特性,给出了隔振性能随基座板架厚度比及频率变化规律.接着讨论了阻振质量偏心布置对其隔振性能的影响,给出了偏心阻振质量对基座振动波传递的阻抑公式.在理论分析基础上,将高传递损失的基座连接结构延拓到基座面板、腹板和安装板架中,综合运用阻振质量以及贴...     

非线性浮置板轨道减振系统的工程化设计研究

针对传统浮置板轨道低频隔振性能差和轨道系统振动响应大的问题，在对浮置板隔振器载荷特征分析的基础上，提出了系统设计优化目标，基于非线性阻尼隔振技术和动力吸振技术，通过理论分析、数值仿真、实尺轨道试验与在线测试相结合的方法，研发了非线性浮置板轨道系统及其部件，并完成了工程落地。研究表明：非线性阻尼、动力吸振器和非线性浮置板系统对浮置板一阶固有频率附近的隔振器支反力、浮置板振动加速度和隧道壁分频振级有较好的振动控制作用，其中非线性浮置板系统(非线性阻尼隔振器与动力吸振器的组合)的减振效果最明显(低频减振效果明显),非线性浮置板轨道系统可以较好抑制动力吸振器在偏离设计频率时出现的振动放大问题；动力吸振器的振动加速度大于浮置板振动加速度，而两者位移基本相当，表明动力吸振器可以较好的吸收浮置板轨道的振动，而不会产生较大的相对位移，保证列车的行车安全性。     

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。