基于超材料声屏障的 １０kV 开关站噪声控制

对 １０kV 开关站噪音特性进行了测试,在此基础上从声学理论出发设计了分形声学噪声屏障,对具有良好低频隔声性能的三阶隔声屏障进行了仿真分析,通过试验测量了噪声屏障对各频段噪声的衰减效果,验证了此声学超材料的降噪有效性;并且提出了一种结合超材料声屏障的有源噪声控制方法,来补偿声屏障边缘附近的绕射声波以进一步提升降噪性能.最后,设计搭建了一套结合超材料声屏障的噪声实验系统,并进行了试验验证.     

螺旋局域共振单元声子晶体板结构的低频振动带隙特性研究

低频振动和噪声的控制问题是当今环境面临的重要挑战。基于声子晶体的局域共振机理,设计一种新型的螺旋局域共振单元声子晶体板结构,并结合数值计算和试验测试对结构的低频振动带隙特性进行分析和验证。分析发现,共振带隙的产生是由螺旋共振单元的局域共振模态与板中传播的弹性波相互耦合作用造成的,而且带隙宽度与耦合强度直接相关。通过改变结构的材料和尺寸参数可以将共振带隙调节到满足实际应用要求的低频范围。数值计算结果与试验测试结果基本一致,同时证实所设计的结构在250 Hz以下的低频范围具有较宽的振动带隙,最低带隙频率低至42 Hz。这种结构设计及其研究结果为声子晶体研究提供了获得低频振动带隙的理论依据和有效方法,在低频减振降噪方面具有潜在的应用前景。     

基于有限元法带边型声子晶体结构的带隙研究

低频振动及噪声具有波长较长、能量较大等特点,因此处理难度较大。文中采用声子晶体局域共振理论对单层板的低频振动噪声进行减振隔声的研究,结果表明,通过附加局域共振子的方式形成带边型声子晶体结构,运用有限元法计算出500 Hz以下低频段带隙,为减振降噪实际运用提供理论基础。     

SnSe2薄膜的载流子与声子动力学研究

基于自建的超快抽运探测实验系统,研究了化学气相沉积法生长的SnSe₂薄膜的超快载流子与声子动力学。对SnSe₂薄膜随抽运能量密度变化的载流子弛豫过程的测量结果表明该薄膜具有超快的载流子热化过程和皮秒至纳秒时间尺度的复合过程。伴随着光生载流子的超快激发和能量弛豫,SnSe₂薄膜发生晶格热化,产生了特定频率的相干声学声子。通过分析声学声子振荡信号随抽运能量密度变化的规律,揭示了SnSe₂薄膜产生的相干声学声子的特性。研究结果对SnSe₂薄膜在光电器件领域的应用研究具有一定的参考价值。     

基于局域共振理论的双层筋板带隙研究

三角筋板结构广泛应用于各种载运设备。低频振动及噪声具有波长较长、能量较大等特点,因此处理难度较大。本文采用声子晶体局域共振理论对双层筋板的低频振动进行减振研究,结果表明,通过在附加局域共振子的方式,运用有限元法可以计算出500Hz以下低频段带隙,可以为实际运用提供理论基础。     

细直梁弯曲振动中的局域共振带隙

通过将声子晶体中的局域共振思想引入到细直梁的结构设计中,构造了一种具有低频局域共振带隙的周期结构细直梁。采用传递矩阵法计算了周期边界条件下该细直梁弯曲振动中的弹性波能带结构,计算结果表明该结构中存在低频弯曲振动带隙。采用有限元法计算了有限周期该细直梁的振动传输特性。以有机玻璃、橡胶/铜块振子构成的该局域共振细直梁为例,采用振动试验方法对其振动传输特性进行了测试。试验结果同理论及仿真结果相吻合。结果表明,局域共振结构可大大降低带隙频率,并增大带隙衰减。梁类结构是噪声及振动控制领域研究的主要对象之一,局域共振结构的应用为其提供了一种新的思路。     

车身结构振动与车内噪声声场耦合分析与控制

车内低频噪声直接影响其乘坐舒适性,应用有限元和模态分析技术对汽车车身结构振动和车内噪声耦合问题进行了研究,利用有限元法找出车身结构动态特性和空腔声学特性,与试验模态结果进行比较,两者在低频范围内基本一致。在此基础上,应用声—固耦合理论对该车身结构振动与车内噪声耦合进行了研究,得出的结论为降低由结构振动引起的车内低频噪声提供了理论依据。     

前风挡玻璃结构对车内噪声的影响及优化

针对某车型车内存在低频压耳声,通过对车内噪声进行识别以及车身零部件模态测试,并对数据进行后处理,确认该低频压耳声产生原因为前风挡玻璃共振;通过CAE分析优化前风挡上横梁支架,该低频压耳声改善明显:为建立前挡风玻璃结构振动分析及解决汽车整车振动噪声问题提供良好的基础。     

二维声子晶体薄板的振动特性

从薄板的振动方程出发,利用平面波展开法,给出了无限周期结构的二维声子晶体薄板的振动能带结构。发现二维声子晶体薄板存在振动带隙,但是与二维声子晶体xy模态的能带结构有区别。利用有限元法,对有限周期结构的声子晶体薄板振动频率响应进行仿真。在带隙频率范围内,频率响应存在较大衰减。并且给出了带隙内和带隙外两个频率点的波场分布。周期结构薄板中存在的振动带隙为声子晶体在减振方面的应用提供了一种新思路。     

基于多自由度控制的线谱振动传递路径控制方法研究

动力设备线谱振动经基座传递至船体结构,引起的低频声辐射是船舶水下噪声的主要来源之一。针对单向集中力控制通常难以抑制动力设备振动向弹性基础传递且辐射噪声衰减效果有限的问题,提出基于路径控制体多自由度振动控制的振动传递路径控制方法,切断路径功率流传递。根据广义变分原理建立动力设备-可控隔振单元-壳体系统的耦合动力学模型,通过振动功率流分析揭示振动能量多自由度传递机理,明确基于多自由度控制的路径可控性。在此基础上,构建局部多通道耦合控制与全局分散控制相结合的控制策略,通过数值计算与实验验证基于多自由度控制的振动传递路径控制效果。结果显示,相比于单向集中力控制,基于多自由度控制的方法可有效阻止功率流传递,实现更加显著的壳体振动衰减。     

多带隙联合的声子晶体滤波梁弹性波传播特性

提出了一种包含Bragg散射、整体局域共振和局部局域共振机理的多带隙联合声子晶体滤波梁,通过传递矩阵法与Bloch定理求得无限周期结构各阶带隙为0～170 Hz、180～262.6 Hz、552.3～597 Hz、974～1 563 Hz、1 903～2 667 Hz;并调节结构参数,得出带隙调制规律和带隙机理。同时,与其他3种工况声子晶体梁带隙特征进行对比分析,证明了声子晶体滤波梁在带隙宽度、丰富度以及弹性波衰减率方面均有着相对优势,具备更好的过滤或抑制结构中弹性波的性能。此外,求解近声子晶体滤波梁的振动传递系数,得出在各阶带隙范围内,弹性波的传播存在明显衰减,验证了带隙的存在。最后为探究弹性波在带隙/通带范围内的波动模式,分别提取位于带隙/通带范围梁体位移分布,发现在带隙频率范围内的弹性波沿波动方向快速衰减,表现出带隙特性;通带频率范围内的弹性波无明显变化或衰减,表现出通带特性。     

声子晶体隔声罩的设计与仿真分析

在噪声控制技术中,针对小型机械设备最经济有效的降噪手段是采用隔声设备,将噪声源的传播路径切断。基于以上需求,分析了隔声罩原理,进行了隔声罩性能评价,并设计了声子晶体隔声罩。介绍了声子晶体隔声罩的结构、外形尺寸和功能板块,对其进行了仿真分析,确认所设计的隔声罩符合降噪要求。     

一维杆状声子晶体振动中的表面局域态研究

从两种材料组成的一维杆状声子晶体的振动方程出发,给出无限周期结构的振动波色散关系和半无限周期结构表面波色散关系。发现带隙宽度、表面波频率均与材料组份比有关。对于具有自由表面的声子晶体,当自由表面层材料的速度小于另外一种材料速度时,存在表面局域态。利用有限元法,仿真了有限结构声子晶体的振动频率响应。当存在表面局域态时,振动频率响应在带隙频率范围内出现共振峰,这些共振峰至少减小了声子晶体20dB的减振效果。     

局域共振型周期双层板简化模型带隙特性研究

基于广泛研究的声子晶体单板结构,通过在板面之间周期贴附"弹簧-质量块"共振单元,提出局域共振型声子晶体双层板简化模型。通过对传统平面波展开法加以改进,建立改进平面波展开法用于计算该模型能带结构。数值结果和分析表明,在低频段,能带结构可以打开一条完整的带隙。扭簧以及软材料的尺寸和黏性对带隙的影响比较明显,但转动惯量对带隙几乎无影响。该研究方法及结果可以为工程中减振降噪领域双层板甚至夹层板类声子晶体结构的研究提供理论参考。     

机械振动主动控制技术的研究现状和发展综述

重点介绍振动主动控制技术在机械工程领域的应用,整机的振动主动控制和转子的振动主动控制是该领域的两个主要方面。在简单介绍振动主动控制原理和常用的传感器与作动器的基础上,概述了整机振动主动控制的发展情况,较系统地总结了转子常用的控制技术,并综述了主动控制常用的控制方法,同时简要介绍了振动主动控制在机械工程领域其他方面的应用情况,对微幅振动主动控制亦作了介绍,最后,对振动主动控制的发展作了简短评述和展望。     

Acoustic fault signal extraction via the line-defect phononic crystals

Rotating machine fault signal extraction becomes increasingly important in practical engineering applications. However, fault signals with low signal-to-noise ratios (SNRs) are difficult to extract, especially at the early stage of fault diagnosis. In this paper, 2D line-defect phononic crystals (PCs) consisting of periodic acrylic tubes with slit are proposed for weak signal detection. The defect band, namely, the formed resonance band of line-defect PCs enables the incident acoustic wave at the resonance frequency to be trapped and enhanced at the resonance cavity. The noise can be filtered by the band gap. As a result, fault signals with high SNRs can be obtained for fault feature extraction. The effectiveness of weak harmonic and periodic impulse signal detection via line-defect PCs are investigated in numerical and experimental studies. All the numerical and experimental results indicate that line-defect PCs can be well used for extracting weak harmonic and periodic impulse signals. This work will provide potential for extracting weak signals in many practical engineering applications.     

有源声学结构次级声源的布放规律研究

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,它是智能结构在有源噪声控制领域的具体应用。次级声源的优化布放是有源声学结构研究中的核心问题,本文对此进行了研究。首先建立了有源声学结构的计算模型,然后基于声辐射模态和结构振动模态理论,推导总结出各种情况下次级声源的最优布放规律,最后用一系列的计算机仿真实例对该规律进行了验证。     

周期弹簧振子结构振动带隙及隔振特性研究

无限周期弹簧振子结构具有和声子晶体类似的振动(弹性波)带隙,带隙频率范围内的振动(弹性波)在该结构 中无法进行传播。在计算无限周期弹簧振子结构振动(弹性波)带隙的基础上,采用数值方法计算并讨论了有限周 期弹簧振子结构的振动传输特性及隔振特性,最后以双质量周期弹簧振子结构为例,对其振动传输特性及隔振特 性进行了试验验证。