某型号卫星控制力矩陀螺隔振装置设计和试验技术研究EI北大核心CSCD

针对某型号卫星控制力矩陀螺(control moment gyroscope,CMG)在轨工作产生的微振动对星载光学遥感载荷成像产生扰动的问题,文章对CMG扰振特性及卫星基频分析,建立了CMG隔振系统模型,基于CMG扰振特征频率完成了系统错频及隔振装置参数化优化设计,并通过地面单机级及整星级微振动试验对有限元建模结果进行验证。试验结果表明,在主要扰振方向上,主要扰振频点处最佳可实现97%隔振效果,系统的固有频率在仿真与敲击实验对比中误差低于3 Hz,对其他型号卫星的微振动隔振装置优化设计具有参考价值。     

内燃机车司机室低频声-固耦合振动仿真

通过建立内燃机车声固耦合有限元模型,并在底架与转向架接触处施加X、Y、Z方向上的单位激扰力载荷,计算出司机室在30 Hz～150 Hz的声场响应。分析内燃机车司机室声固耦合模态、司机室振动响应、司机室空腔的声学模态以及司机室的声场响应得知,司机室的声压级在68 Hz、76 Hz、86 Hz、98 Hz、124 Hz由于共振产生明显峰值;而在98 Hz、124 Hz与车身壁板及车内声腔声学共振使司机室声压急剧上升。该结论可为司机室减振降噪提供参考。     

拖曳线列阵隔振模块采用遗传算法的参数优化

为了更好地预报拖曳线列阵隔振模块的隔振性能,利用有限元软件ANSYS建立拖曳线列阵隔振模块的二维参数化流固耦合模型,并考虑负载(声振模块)对隔振模块的影响,将伪并行改进遗传算法与ANSYS参数化设计语言APDL相结合,实现对隔振模块主要性能参数的优化计算,得出激励频率为20 Hz和40 Hz时,隔振模块最优内部充油密度、护套弹性模量、隔振组件弹性模量和隔振量的数值。     

流体激励下泵喷推进器声振耦合响应数值分析

泵喷推进器由导管、转子和定子组成,它具有推进效率高的优势,但其在流体的作用下也易产生剧烈的结构振动并辐射噪声,削弱水下舰船的声隐身性能。为了解流体激励下泵喷推进器的动态特性,首先通过基于大涡模拟的计算流体力学(CFD)仿真计算,得到推进器的非稳态流场,提取泵喷推进器关键结构表面的脉动压力,并将此流体载荷作为推进器声振耦合分析的激励源;然后,建立泵喷推进器水下结构声振耦合系统的有限元/边界元模型,分析流体激励下结构的振动位移响应和辐射声场分布;最后,讨论不同进速系数对于泵喷推进器水动力性能和声振耦合响应的影响。仿真分析的结果可以为典型结构泵喷推进器的减振降噪设计提供一定的依据。     

基于统计能量法的声场-结构耦合模型高频振动隔振分析

应用统计能量法软件计算高频域卫星的声场-结构耦合响应,并设计被动隔振与主动式有效载荷适配器相结合的减振方案。利用有限元建模和AutoSEA仿真进行减振模拟分析,证明综合隔振方案的提出有效减弱了各阶模态频率上的振动响应,同时也消除了声场振动声压的波动峰值。且充分说明AutoSEA仿真计算对于高频声场-结构耦合问题的可行性与准确性。     

双层隔振系统耦合振动主动控制试验研究

为减少柴油机交变力向基础的传递，提出多点自适应有源控制策略，进行双层隔振系统多方向耦合振动的主动控制试验研究。以双层隔振系统的上层质量来模拟柴油机，在下层质量上合理地布置次级振源，选取合适的误差评价点，针对这些点的振动响应实施控制。当自适应过程收敛时，下层各拾振点的振动在最小均方误差准则下得到有效抑制，则下层质量的耦合振动自然得到了有效的控制，从而减少了对基础的力传递。主动隔振模拟试验结果表明，这种多点自适应有源隔振策略对于多方向耦合振动的有源控制是切实可行的，而且简单、实用。     

风速对管路振动激励影响的试验及分析

试验研究典型环境下的风管振动,测试气流流速对船舶风管路系统的振动激励影响。实验结果表明,风管路内的气流速度对风管路的振动激励影响明显,发现其影响频率主要集中在200 Hz～630 Hz范围内,并在400 Hz附近达到峰值频率,在不同流速下获得不同的激励响应,对风管路系统减振设计有所帮助,通过试验表明双吊架结构的隔振方式能起到明显的隔振效果。     

中空挤压铝型材振动声辐射特性

随着高速列车车体结构轻量化的发展,中空挤压铝型材结构的车体在高速列车上得到广泛应用,而车体的振动声辐射是高速列车车内噪声的主要来源之一。基于FE-SEA混合法和统计能量分析（SEA）分别建立了高速列车车体铝型材振动声辐射的中频和高频预测模型,计算了在粉红噪声谱激励下和实测轮轨激励下铝型材辐射至半空间的声功率,探索了铝型材几何特征因素和不同速度实测轮轨激励对振动声辐射特性的影响。计算结果表明,在粉红噪声谱激励下,下板对铝型材振动声辐射影响最大,与参考铝型材相比相差大于1 dB。铝型材在实测轮轨激励下,辐射声功率的主要贡献频段为400 Hz～1 600 Hz,速度增大加剧了铝型材在400 Hz以上中高频频段的振动声辐射。相关计算结果将为高速列车车体铝型材的设计提供理论参考。     

成灌快铁线下桥式车站振动噪声实测与分析

以成灌快铁安德站为工程背景开展现场试验,实测了轨道梁、站台、候车大厅和办公室区域的振动加速度和声压,并对实测信号进行时域和频域分析。采用数值方法在频域内分析了轨道梁振动、桥墩动反力、站房振动和室内二次辐射噪声,并将计算结果与实测值进行对比。结果表明：当列车以速度190 km/h通过车站时,轨道梁振动的优势频段为40～80 Hz,竖向振动加速度峰值小于规范限值;办公室和候车大厅地面振动的优势频段为20～100 Hz,振级接近80 dB;站台处、办公室内和候车大厅内噪声的优势频段分别为300～2500 Hz、40～63 Hz和20～100 Hz,办公室内和候车大厅内的低频噪声远远超出身心舒适度限值;桥墩竖向动反力的优势频段为25～63 Hz,是引起办公室和候车大厅地面振动的主要原因;站房–土体耦合有限元模型和内部声辐射边界元模型可以较好地模拟站房振动及二次辐射噪声。     

柱形空气衬垫振动传递特性的试验研究

目的 研究柱形空气衬垫的振动传递特性,以获取振动传递率曲线。方法 在频率为3~100 Hz区间对柱形空气衬垫和确定载荷质量形成的振动系统进行正弦扫频振动试验,分析初始内压和厚度对其振动传递特性的影响规律。结果 初始内压对空气衬垫的隔振能力没有显著影响,3种初始内压下振动系统的共振频率均在35 Hz左右,传递率峰值集中在11左右。当厚度增大时,共振频率和传递率峰值同时减小,空气衬垫隔振能力增强。结论 在满足缓冲性能的前提下,选择合适的初始内压,以及采用多层空气衬垫可显著提高其隔振能力。研究结果可为柱形空气衬垫的缓冲隔振包装设计提供基本依据。     

高速列车阻尼喷涂式铝型材减振降噪特性试验

为探究某种阻尼材料对高速列车铝型材地板的减振降噪效果,以波纹状铝型材为基板,先后对其喷涂厚度为2 mm和4 mm的阻尼层,并在隔声室中进行空气声隔声及结构振动声辐射的测试及比对分析。结果显示,随阻尼层厚度的增加,铝型材的空气声隔声效果增加,尤其在500 Hz之后的中高频段;其中,2 mm阻尼层能在铝型材裸板的基础上使计权隔声量提高4.5 dB,阻尼层厚度增至4 mm,计权隔声量再提高2.4 dB。在100 Hz ～250 Hz,2 mm阻尼层对降低铝型材的振动声辐射水平起反作用,而4 mm阻尼层能够起到一定作用;在315 Hz ～400 Hz,阻尼层厚度对其振动声辐射几乎没有影响;500 Hz以上,随阻尼层厚度的增加,铝型材振动声辐射水平大大降低,其中,500 Hz、1 250 Hz和3 150 Hz 三个频段的降低量最为显著。     

低地板车结构传声及车内噪声特性

对我国某100 %低地板车辆在60 km/h速度下进行振动噪声试验,获得了低地板车动车、拖车,车内及转向架噪声特性。结果表明,车内噪声主要能量集中在400 Hz～1250 Hz,其中400 Hz频谱能量最大。动车比拖车车内噪声高3 dB,这是由于转向架动力源激励400 Hz中心频段结构传声和空气传声所致。控制电机振动,能从源头上有效控制车内400 Hz中心频率结构传声。此外,也需要从路径上控制电机激励结构传声,即控制横向减振器和二系空簧的结构传声。相关分析结果可为低地板车振动噪声控制和低噪声设计提供参考。     

100%低地板列车车内声源识别试验研究

100 %低地板列车是一种新型绿色环保的城市区域交通运输车辆。针对其特殊的车体结构,提出了更高的车内噪声控制要求。通过线路噪声试验,和100 %低地板列车车内声源特性的系统测试,定性分析了车内显著声源的传递路径,在此基础上提出车内减振降噪建议措施。试验结果表明,100 %低地板列车车内各个测点的声源能量主要集中在中心频率400 Hz～1 250 Hz的1/3倍频带,声源位置主要位于地板、顶板以及风挡区域。车内最显著频带声源的传递路径以空气传声为主。控制车辆外部空气声源,提高车体结构的密封、隔声性能是降低车内噪声的可行方法。研究结果可为100 %低地板列车车内减振降噪提供参考。     

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。     

闭孔泡沫铝声屏障设计

为改变高速路两侧噪声污染严重,为设计性能更加优越的公路声屏障,结合沈阳市东西快速干道高架桥声屏障建设的工程要求,设计闭孔泡沫铝材的吸声共振型声屏障。使用噪声频谱分析仪实地测量噪声污染情况,利用驻波管法测试打孔闭孔泡沫铝板的吸声系数值。设计的声屏障主要吸声结构为密度0.3 g/cm3,厚度10 mm,打孔率3%的闭孔泡沫铝吸声板,背后设置30 mm厚空腔,其吸声特性为：吸声主频率为300~400 Hz,对500 Hz以下的低频噪声吸声率可达到60 %~90 %。     

车辆驱动桥噪声分析及试验研究

利用逆序法对驱动桥噪声信号的平稳性进行了验证，指出其噪声信号为非稳态信号。通过对6480型驱动桥的噪声功率、表面声强、表面声压、表面振动加速度以及相应的时频谱进行了全面、系统的测量和分析。研究结果表明：驱动桥噪声能量主要集中在400Hz-3800Hz范围内，驱动桥凸缘和后盖是驱动桥的主要噪声辐射源。驱动桥噪声产生的根本原因是主从动锥齿轮在传动轴的驱动下啮合时产生的啮合冲力和振动引起的；噪声产生的直接原因是驱动桥表面受到各种动态力的激励而产生的振动。因此如果要降低驱动桥噪声，必须从减振入手。     

城市轨道交通高架结构振动与声辐射研究

为研究城市轨道交通所引起的高架结构的振动及声辐射水平,采用有限元方法分别建立了连续梁桥的三维振动分析模型及二维声场分析模型,计算了当列车以60km/h的速度通过时桥梁的动力响应及辐射声压。通过频谱分析,声压频谱峰值除在160 Hz附近出现一个明显的峰值外,与振动频谱分布基本相同。相干性分析结果表明,连续梁桥控制90Hz以内的振动,将直接有效的控制辐射声压水平。通过改变桥梁阻尼、支座刚度、行车速度和车辆荷载等参数,计算分析了各参数对结构振动与噪声的影响程度     

基于INM模型的天津机场飞机噪声污染预测与防治研究

随着我国航空运输业的不断发展,飞机噪声污染问题已经成为限制民航发展的主要问题之一。调查统计了天津机场2018 年实际航空业务量和规划航空业务量,利用INM模型计算飞机噪声并绘制等值线图,根据计算结果分析飞机噪声对周边环境的污染情况。计算结果表明,受航空业务量增加和第三跑道建设的影响,天津机场周边受飞机噪声影响的面积和人数显著增加。结合国际民航组织（ICAO）针对飞机噪声控制提出的“平衡做法”,研究天津机场可以采用的噪声污染防治措施,主要包括减少噪声源、土地使用的合理规划和管理、采用减噪飞行程序。     

水下航行体垂向弯曲振动声辐射特性

垂向弯曲振动是水下航行体总振动的常见模式,控制弯曲振动是水下航行体设计中重要的一环。考虑声-结构耦合,基于FEM/BEM理论建立航行体弯曲振动声辐射分析的基本方程,计算水下航行体垂向弯曲振动固有频率和振动响应,研究弯曲振动引起的辐射声场特性;并以振动评价基准中的速度限制线作为激励,讨论航行体弯曲振动声辐射。结果表明：航行体垂向弯曲振动会产生较大的辐射噪声,1阶和2阶振动对总振动引起的辐射噪声贡献较大;欲降低低频线谱,须降低振动响应幅值;在结构振动控制设计中,不仅要从结构振动烈度的角度控制弯曲振动响应幅值,还应考虑结构声学性能,从控制弯曲振动引起的声辐射角度出发,补充提出设计指标。