基于压电材料的薄膜型声学超材料隔声性能研究

本文利用COMSOL软件研究了一种基于压电材料的薄膜型声学超材料的隔声性能,分析了压电块外接电路的电阻和电感对其隔声性能的影响,并探讨了其在汽车顶板上应用的可行性。研究表明,加入压电块的薄膜型声学超材料隔声性能明显提高;外接电路的电感和电阻仅在传声损失峰值所对应的频率处对材料的传声损失有影响,传声损失峰值随电阻或电感的增大而减小,峰值位置基本不随电阻或电感而改变;外接电路中电阻对传声损失峰值的影响明显弱于电感;复合了压电薄膜型声学超材料的汽车顶板相比于单一钢板压制的汽车顶板具有更好的隔声能力。     

圆柱形体形成的环状结构超材料中声学多极点效应

基于超材料的声场局域的研究广泛应用在环境科学领域,军事工业和生物医学领域.本文的声学超材料是由很多圆柱状结构的设计构成.本文主要研究了在空气中细长柱形成的两层环状的声场局域现象.研究结果证明,当平面声波入射到模型中时,内部会发生比较复杂的干涉和衍射.而在不同频率下,出现了多极的声场局域现象,同时也出现了周期分布.值得注意的是,这种现象发生与超材料模型中的材料和声学参数相关性非常弱.本文的超材料设计对水声通信和水声信号检测的放大研究有一定的参考意义.     

声学超材料在低频减振降噪中的应用评述

低频机械波在传播过程中穿透力强,难以衰减,特别是次声频段的机械波易与机体器官发生共振,对身体造成危害。为了实现对低频机械波的有效控制,解决现代工业生产和生活中普遍存在的噪声污染问题,结合最近十几年发展起来的声子晶体和声学超材料,系统地总结和论述通过声子晶体和声学超材料解决低频振动噪声问题的新方法。归纳和总结典型的低频振动噪声来源和对其进行控制方面存在的一些困难,介绍低频振动噪声的危害。重点概括基于声子晶体禁带特性实现低频振动噪声被动控制的相关研究工作,主要介绍通过亚波长尺寸特征的杆、薄板和薄膜类结构来实现低频振动和噪声衰减的具体方法和效果。在声学超材料的理论框架下,讨论薄膜类结构在低频振动噪声衰减中的应用及其优缺点。通过结合实际工程需要和最新研究动态,对这一领域存在的问题和后续发展趋势进行总结。研究对推动声子晶体和声学超材料在工程实践中的应用具有一定的引导意义。     

超分子作用阻尼材料的动态力学模型修正

研究了超分子作用对材料阻尼性能的影响,建立具有超分子修正项的分数阶导数Kelvin-SI模型。采用模型对材料的动态力学性能进行描述,研究其在不同环境条件下的性能变化情况。模型可以准确有效地对材料在不同温度（240～420K）、不同频率（1～100Hz）下的存储模量以及损失模量进行描述。未修正的分数阶Kelvin-Voigt模型计算的损失模量偏小而存储模量偏大,拟合程度较差,拟合度R-squared值仅为0.787 3。修正后的材料模型拟合较好,拟合度R-squared值在0.98以上。材料的存储模量以及损耗因子都随着温度的增加逐渐减小,随频率的增加逐渐增大。模型的各项参数与物理事实相符合,参数的变化可以对材料的动态力学行为的变化进行正确的描述。     

区间模型非概率可靠性指标的仿射算法

针对标准区间运算易引发误差爆炸,导致计算结果丧失实用价值的缺陷,文中将不确定性变量的仿射型及仿射运算引入区间模型非概率可靠性指标的计算中.利用仿射型表示变量的不确定性,由仿射运算计算出结构的响应区间(功能函数的上下界),并由响应区间与其许用区间获得非概率可靠性指标.仿射运算的规则具有优化意义,不会引发误差爆炸.以仿射运算求取区间模型非概率可靠性指标,其计算精度远高于区间运算.     

区间模型结构非概率可靠性度量研究

在掌握的不确定信息较少时,可运用非概率可靠性分析方法进行结构可靠性分析.对基于区间模型的非概率可靠性分析方法进行对比分析,探讨非概率可靠性指标、非概率集合可靠度和非概率安全可能度等非概率可靠性度量之间的关系,研究非概率集合可靠度的性质和计算方法.在结构应力—强度发生干涉时,建议采用非概率集合可靠度进行可靠性分析,并给出几种常见的应力—强度组合时非概率集合可靠度的计算方法.最后通过算例验证分析结论.     

硼基超硬材料的研究进展

超硬材料的设计与合成是材料科学研究领域的热点之一。近年来,由于超硬材料设计理论的发展,促进了人们从实验和理论上寻找硬度接近甚至超过金刚石的材料。本文综述了近年来BN、B4C、BxN、BxO和BxCyNz等系列硼基超硬材料的研究现状,同时介绍了强不可压缩材料MxBy(M——过渡金属)作为可能的超硬材料的最新研究进展。     

基于区间模型压杆稳定的非概率可靠性分析

分析了影响压杆稳定性的不确定性参数,将这些不确定性参数用区间模型来定量化描述.基于区间模型讨论了压杆稳定分析中的不确定性对其稳定响应的影响,提出了压杆稳定的非概率可靠性度量指标.此方法可避免求概率密度分布函数,对原始数据要求较低,计算简便.最后给出了工程计算实例,表明了这是一种简便而实用的可靠性分析方法.     

机床主轴非概率可靠性模型的区间分析方法

考虑到不确定性因素,将机床主轴设计中的参数看作区间变量,应用非概率可靠性理论,建立了机床主轴基于区间分析的非概率可靠性模型,给出了多区间变量非线性函数的非概率可靠性度量方法,提出了基于主轴扭转强度和挠度的可靠性度量指标。对XH2320/4机床主轴进行分析结果表明:所提出的区间分析方法在实际工程中的可行性。     

证据理论和区间分析相结合的可靠性优化设计方法

提出一种基于证据理论和区间分析方法的可靠性优化设计方法。对于给定的失效概率许用值f0,通过证据理论求出可靠性约束条件的似真度Pl(F),以Pl(F)f0作为可靠性约束条件的替代模型,进而提出基于证据理论的广义可靠性优化设计建模方法。当仅考虑随机不确定性时,所建立的模型退化为传统的随机可靠性优化设计模型。给出似真度Pl(F)的数值计算方法,并引入区间分析理论计算约束函数的值域,提高似真度的计算效率和可靠性优化的求解速度。开发基于证据理论和区间分析的可靠性优化设计遗传算法程序。给出了内压容器的可靠性优化设计实例。设计实例表明,所提出的方法正确、有效。     

基于近似模型的铣削工艺参数可靠性设计优化

针对现有铣削工艺参数优化方法未考虑设计参数不确定性,导致优化结果难以满足实际产品性能要求的问题,引入近似模型对铣削工艺参数进行可靠性设计优化。以铣削加工表面粗糙度为目标函数,以最大铣削力小于给定值的可靠度作为约束,综合考虑铣削加工过程中铣削速度和每齿进给量的变动,建立了铣削工艺参数可靠性优化模型,并分别采用Kriging近似和径向基函数近似对铣削表面粗糙度、铣削力与设计变量之间的隐式关系进行近似替代,最后采用Monte Carlo仿真-序列近似规划对模型进行了寻优求解,通过试验对可靠性优化的结果进行了验证。结果表明,该方法可有效地降低铣削加工表面粗糙度,并且可保证加工过程中最大铣削力的可靠度要求。     

纯电动汽车变速器传动比区间优化

针对纯电动汽车传统传动比优化所得结果为确定值,而变速器齿轮配齿所得传动比往往偏离该确定值的问题,根据某典型行驶工况,在整车参数已定的情况下,对驱动电机进行匹配选择。以传动比为变量,结合两参数换挡规律,提出一种传动比区间优化方法。优化结果表明,该方法所得传动比的最大可行区间既能解决齿轮配齿问题,又能使电机驱动系统工作在高效区。     

声空化条件下传动液中空气析出与溶解过程的研究

传动液中空气的析出与溶解影响传动系统的控制精度。传动液起到传递动力的作用,本身会溶解少量空气,溶解的空气随着压力的变化产生溶解和析出过程,破坏了液流的连续性,造成传动性能的下降,甚至影响传动系统的使用寿命。为此,基于斜压流模型,引入气体析出与溶解的气泡模型,建立传动管内的气液两相流含气率模型,考虑空气质量分数和体积分数,得到空化流动相关方程式。采用特征线法和一维有限差分法求解,获得了气液两相流主要参数的变化,包括空气析出与溶解时间常数、压力和温度对含气率的影响,并研究了含气率对体积弹性模量的影响。结果表明：传动管内的传动介质压力越大,空化程度越少;空气析出速率越小,含气率越低。传动介质受压引起其温度的变化;在空化区域,温度变化较小。当传动管内压力高于空气分离压时,传动介质的压力和体积弹性模量随含气率增大而减小;当压力低于空气分离压时,发生空化现象,含气率增加较快,但对体积弹性模量影响较小。     

基于单全息面三维声强测量的声场分离技术

在测量全息面三维声强和均方声压的基础上，根据平面上二维切向有功声强与复声压相位间的关系来间接获取复声压的相位，结合测得的均方声压，得到全息复声压；根据全息面上微粒法向振速的叠加原理和波数域的Euler公式，推导出基于单全息面三维声强测量的声场分离公式，将全息面两侧声源各自在全息面上产生的声压分离开来。在全息面两侧均有声源的情况下，实现噪声源的识别与定位，克服了近场声全息(NAH)和基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)的应用局限性。数值仿真的结果证明了该技术的可行性和有效性。     

基于声全息声强法的噪声检测研究

为了最大程度地减少摩托车噪声测试中存在的测试及数据处理误差问题,将近场声全息和声强检测法结合起来,能够在工况下进行噪声检测,有效屏蔽了环境噪声,使得噪声测量更加准确有效。     

基于Chebyshev区间方法的动力总成悬置系统稳健性优化

汽车动力总成悬置系统是车辆的主要隔振系统之一,其性能对整车NVH体验具有重大影响。考虑到动力总成悬置刚度值存在一定程度的偏差或波动,应用Chebyshev区间方法确定动力总成悬置系统固有频率和解耦率随元件刚度值波动的区间范围,通过实例确定其计算精度。以提高悬置系统频率和解耦率的稳健性为目的,按区间优化模型对某轿车悬置系统的频率和解耦率进行稳健性优化。结果表明,基于该优化方法可获得较好的能量解耦率、较高的稳健性并可减小悬置系统振动传递率。     

驾驶室面板声学分析与结构优化

车室内噪声控制具有重要的研究意义。建立某拖拉机驾驶室结构和声学的数值模型,通过模态分析评估声腔整体设计;基于声固耦合分析计算驾驶员右耳旁声压,利用声学传递向量进行驾驶室面板声学贡献度分析,确定实际激励下引起噪声峰值的主要正贡献面板。根据分析结果对结构进行改进,降低了驾驶员耳旁噪声,研究结果对工程生产具有一定的参考价值。     

声腔-弹性板结构在不同激励下声辐射特性研究

以声腔-弹性板声振耦合模型为研究对象,对比分析该模型在点力激励和点声源激励下,激励位置、声腔厚度以及弹性边界等对弹性板声辐射功率、表面振速和腔内声压的影响及两种情况下的区别.弹性板的振动位移函数通过谱几何方法得到,并采用Hamliton原理,充分考虑了板的振动与板两侧声场之间的耦合.利用Rayleigh积分,可计算出弹...     

不确定声场分析的区间矩阵分解摄动有限元法

针对修正一阶区间摄动有限元法存在的一阶Taylor展开误差较大和求解摄动逆矩阵时计算效率不高的缺陷,提出区间矩阵分解摄动有限元法(Decomposed interval matrix perturbation finite element method, DIMPFEM)。该方法将系统动态刚度矩阵分解为若干系统子矩阵之和,每个系统子矩阵的摄动矩阵用摄动因子和常量矩阵的乘积表示,避免了摄动矩阵的Taylor展开误差;采用Epsilon算法求解摄动逆矩阵的修正Neumann级数,有效提高了计算效率。将DIMPFEM应用于具有区间参数的二维管道和二维商务车声腔模型的声压响应分析,分析结果表明,与修正一阶区间摄动有限元法比较,DIMPFEM获得了更高的计算精度和计算效率。