冲击载荷作用下约束阻尼结构振动和声辐射特性研究

利用部分敷设约束阻尼减小振动和噪声辐射对冲击载荷作用下薄壁板的结构振动和声辐射特性进行了研究。对一四边简支矩形板施加同峰值的三角和半周期正弦形的冲击载荷,通过对时域振动速度、振动速度功率谱密度和声辐射功率级的求解,研究两种载荷对结构振动和噪声辐射的影响。然后在板表面中心位置部分敷设约束阻尼并逐渐增加敷设面积,研究敷设面积大小对减振降噪的影响。结果表明,同峰值的半周期正弦形冲击载荷使结构产生更大的振动及噪声辐射;敷设约束阻尼面积越大结构声辐射功率级越小,但面积逐渐增大,噪声的衰减率却逐渐变小。     

二维周期阻尼薄板结构的声辐射特性

对二维周期结构的现有研究大多局限于振动带隙方面,而针对二维周期阻尼薄板结构的声学特性,特别是结构材料属性对其声辐射特性的影响研究相对较少。通过有限元与边界元相结合的方法建立数值仿真模型,根据ISO 3744：2010（E）标准划分ISO Power FieldPoint Mesh场点,通过计算场点声压均方值揭示晶格常数、板和阻尼材料的密度等结构和材料参数对声辐射特性的影响规律,为控制周期阻尼结构的声辐射和实现降噪提供理论基础。     

粘弹性材料降噪性能的圆柱壳体噪声实验与仿真

针对粘弹性材料影响圆柱壳体的减振降噪特性进行实验与仿真研究.首先采用实验方法初步研究粘弹性材料对圆柱壳体减振降噪特性的影响;然后建立圆柱壳体的仿真模型,并以模态频率为指标比较圆柱壳体的数值计算和理论分析的结果,验证仿真模型的正确性;最后在此基础上,采用仿真模型研究圆柱壳体敷设不同敷设率与敷设厚度的粘弹性材料的降噪特性.研究表明:粘弹性材料对抑制结构振动和降低中高频噪声效果良好;粘弹性材料敷设率的增加有助于材料降噪特性的提升,尤其对中高频噪声的抑制效果显著;在敷设率相同时,降噪量随着材料比重率的增大而增加;材料的单位面积降噪量随着材料厚度的增加而增大,而单位质量降噪量随着厚度的增加而减小.     

周期加筋及条形阻尼对薄板声辐射特性的影响

采用有限元和边界元的算法,对薄板采用不同的加筋及条形阻尼的处理方式进行了仿真计算。结果表明：薄板采用单向及双向加筋的处理方式,能有效减小结构的模态密度,降低低频结构声辐射,但对于中高频段的结构声辐射并没有起到降低的作用;通过加单向和双向条形阻尼的处理方式,能在全频段内有效降低结构声辐射,但由于整体结构刚度较小,其降低结构声辐射的效果有限;而薄板采用混合加筋及条形阻尼的处理方式,其降噪效果最为明显。     

使用动力吸振器降低轴系纵振引起的水下结构辐射噪声研究

以带有推进轴系的单层锥柱结合壳体为研究对象,用FEM/BEM方法计算轴系纵振激励导致的结构水下振动与声辐射响应.为了降低结构水下辐射噪声,在推进轴系上安装动力吸振器,分析了动力吸振器质量、阻尼和个数对水下结构辐射噪声特性的影响.数值计算结果表明,动力吸振器的减振效果具有较强的频率选择性,吸振频率相同的条件下,可以通过增加动力吸振器的质量、阻尼和吸振器的个数来改善水下结构的辐射噪声.     

一种具有三类阻尼特性的复合阻尼结构

综合运用材料阻尼、碰撞阻尼和库仑阻尼理论,研究设计了一种新型的减压服和噪 事阻尼结构－－具有三类阻尼特性的复合阻尼结构,并对其进行了振动和噪声测定实验。结果表明,该结构较普通三夹层阻尼结构阻尼能力显著提高,具有优良的减振降噪效果。     

敷设约束阻尼薄壁圆柱壳的振动特性

为分析约束阻尼对薄壁圆柱壳振动特性的影响,应用哈密顿原理结合瑞利-李兹法求解敷设约束阻尼圆柱壳的动力学方程.得出自由振动时的固有频率、损耗因子的计算公式;应用模态叠加法计算圆柱壳上任意一点的频率响应.提出能量耗散系数,将其作为阻尼效果的评价标准,用来分析约束阻尼结构各参数对阻尼效果的影响,并与损耗因子进行比较.结果表明:约束阻尼可以有效地抑制薄壁圆柱壳振动的传递;在指定频带范围内能量耗散系数能够作为阻尼效果的评价标准;阻尼材料阻尼系数、约束层弹性模量、约束层厚度、阻尼层厚度均会对阻尼效果产生影响.     

飞机蒙皮铆接过程中阻尼减振降噪方法探讨

针对铆接工作过程中振动和噪声过大影响工作人员身体健康以及装配质量等严峻问题,介绍了阻尼减振降噪技术,探讨了铆接过程中阻尼减振降噪的可行性技术,并简要的介绍了国内外在这一方面的研究成果。最后,认为利用建模仿真模拟来优化阻尼结构的设计和开发以及确定阻尼敷设的最优位置等。并总结出如何设计阻尼器以及设计一款合适的阻尼器所必需具备的几个特性。     

镁合金AZ31阻尼性能的实验研究

采用脉冲响应衰减法研究镁合金AZ31的减振降噪效果.由脉冲激励激发镁合金薄板自由振动,测得镁合金薄板表面的辐射声压,将声压信号进行带通滤波,分离出薄板各个简正振动对应的辐射声压,或分析带宽内几个简正振动产生的复合声压,将该声压信号曲线进行多项式拟合,由拟合曲线的斜率得出镁合金的阻尼损耗因子,并与钢的阻尼性能进行比较.结果表明,镁合金的阻尼损耗因子随频率的增大逐渐减小,在660、1090、1230和1760Hz处存在阻尼峰值,是减振性能最佳的频率.在中低频段,镁合金的阻尼性能约为钢的2、3倍.镁合金构件在使用中必将体现出良好的抗冲击和减振降噪性能.     

能量有限元法在船舶结构中的应用

为了解决舰船结构的振动噪声预报及其控制问题,以能量密度为变量,获得了薄板结构受激励产生弯曲振动时的能量密度控制方程,并得到了控制方程的有限元解.用该方法对简单的薄板结构进行了验证计算,并对一舰船的基座结构进行了计算分析.由基座结构的能量密度随频率的变化规律得知,在高频范围内,能量比值随频率增加而缓慢减小.改变基座结构的板厚及阻尼系数值,可以使结构的能量密度值明显降低.计算结果表明,由能量有限元法得到的结构中能量密度的比值与实验结果吻合较好,从而验证了本文所用的能量有限元法是一种有效可靠的分析高频振动噪声问题的方法.     

悬臂导电薄板磁弹性耦合作用下的磁阻尼分析

针对处于外加磁场作用下的悬臂导电薄板,基于导电介质所满足的电磁学及力学基本定律和方程,建立了描述其力-电-磁耦合作用下几何非线性振动问题的理论模型,并给出了等效阻尼系数的确定方法,定量模拟了面内恒定磁场给涡电流和挠度耦合程度以及磁阻尼强弱所带来的影响。仿真结果表明,随着面内恒定磁场的增加,几何非线性效应和由耦合作用引起的磁阻尼会增强,而等效阻尼系数随着周期或时间是衰减的,并随着面内恒定磁场的增加而增加,这为磁场环境中导电结构的振动控制研究提供了一定的科学依据。     

基于声学贡献量的减速箱阻尼材料布局方法

为了实现船用减速箱的低噪声设计,提出了一种基于声学贡献量的减速箱阻尼材料布局方法,该方法能够准确有效地确定阻尼材料的附加区域并达到了良好的降噪效果。首先以某船用单级人字齿轮减速箱为研究对象,建立了减速箱结构的有限元/边界元模型,在施加齿轮系统的振动激励后求解出各场点的辐射噪声。其次通过声学传递向量(ATV)分析和模态声学贡献量(MAC)分析对减速箱表面进行板面划分,并对已划分的板面进行板面声学贡献量(PAC)分析。最后将阻尼材料添加到对辐射噪声贡献最大的板面区域内,对不同方案的降噪效果进行了对比。结果表明依据该方法进行的阻尼材料布局设计可以在0～4 000 Hz范围内准确有效地降低观测点的辐射噪声。     

复杂结构的辐射噪声预测和结构阻尼处理

本文利用统计能量分析与能量估算方法相结合,发展了预测复杂结构的辐射噪声的技术。利用这种技术,当耦合结构的每个部分改变时,可以计算辐射噪声的变化和进行最佳结构阻尼处理。文中还推导了结构阻尼处理后的降噪量计算公式。这种技术已应用于200吨冲压机床的1/3模型,预测了经阻尼处理后的降噪量,并和实际测量相比较。理论计算和实验结果的一致性很好。     

基于状态观测器的机敏约束阻尼板模态控制

以对边约束板结构为研究对象,研究了压电机敏约束阻尼技术的振动主动控制问题。基于压电本构关系、GHM阻尼模型和模态理论建立了模态主动控制模型。考虑到模态坐标在工程实际中无法由物理传感器直接测量,基于分离定理进行了模态状态观测器设计,并结合非耦合模态控制法与最优二次型控制进行了振动主动控制器设计。搭建了硬件在环实验平台,在不同外扰激励下开展了振动主动控制实验研究。结果表明,采用带有观测器的模态控制器,对板结构的振动主动控制能取得很好效果:当外界激励为复杂周期信号时,振动响应幅值衰减近60%;当外界激励为随机白噪声时,振动响应的均方根值减少9.48%。     

抑制盘式制动器振动噪声的阻尼层研究

针对汽车盘式制动器减振降噪理论和试验方法,通过对制动块底板上增加橡胶阻尼层的制动器进行试验研究,并与未增加阻尼层的同一制动器的噪声进行对比,研究了不同阻尼复合材料对制动噪声的影响.结果表明,制动盘和制动块的耦合特性是影响振动和噪声的关键因素,通过改变其耦合系统的阻尼能有效抑制噪声,并减少系统的不稳定性.     

四边固支金属薄板裂纹检测的实验研究

本文应用结构动力学基本理论对四边固支薄板结构的振动特性进行了有限元仿真分析,探讨了裂纹位置及深度等参数对该结构模态参数的影响,利用有限元分析结果,对四边固支薄板含有损伤裂纹情况下的模态参数进行了实验研究.仿真分析和实验研究均证明裂纹参数对模型有较大影响.     

统计能量分析法在发动机噪声控制中的应用

本文采用统计能量分析法(Statistical Energy Analysis,简称 SEA)对汽车发动机振动能流进行分析和控制.首先建立汽车发动机的 SEA 模型,根据理论分析,确定汽车发动机油底壳阻尼结构参数,从而控制发动机油底壳辐射噪声,并通过对发动机油底壳进行正弦激振,阻尼损耗因子测定和全息测量等实验,SEA 理论分析结果得到很好的验证.     

压缩机振动与辐射低噪声结构分析

针对某往复压缩机噪声偏高问题,采用虚拟预测技术对压缩机进行了低噪声结构分析研究。首先建立了由柔性机体、柔性曲轴和刚性连杆、活塞及飞轮组成的往复压缩机的多体动力学模型。通过动力学仿真求解得到传递给机体的各种激励载荷,再根据直接积分法法求解出压缩机机体的振动响应结果,仿真得到的机体部分测点结果与实验结果吻合较好。最后根据有限元动态结果来预测其机体表面辐射噪声,计算出机体的辐射声功率与实测结果相一致。     

基于MEEMD的内燃机辐射噪声贡献

为了研究内燃机振动成分对噪声的贡献,提出一种改进的集总平均经验模态分解（MEEMD）方法.通过仿真试验,对比MEEMD与传统经验模态分解（EMD）和集总平均经验模态分解（EEMD）的结果.结果表明,MEEMD是一种更为优秀的自适应信号模态分解方法,不仅能够抑制模态混叠问题,而且能够解决模态分裂等问题.采用MEEMD方法对内燃机振动成分对辐射噪声的贡献进行研究,以一个4缸4冲程内燃机为例,对标定工况下的缸盖罩振动信号和缸盖罩近场噪声信号进行MEEMD分解,并对分解得到的本征模态函数（IMF）进行时频分析,研究对辐射噪声贡献大的振动成分的来源.研究结果表明,通过MEEMD方法能够得到对内燃机辐射噪声贡献大的振动成分,并且准确确定其来源.     

冰箱压缩机壳体噪声辐射数值分析

为了降低冰箱压缩机的噪声，并进一步优化壳体的声学特性，利用数值模拟方法，对壳体的振动特性和噪声辐射的影响因素进行了研究.在壳体模态分析的基础上，分析了泵体支撑方式、壳体形状、厚度和阻尼等不同壳体参数对壳体噪声辐射的影响，结果表明，泵体与壳体采用底部支撑方式联接、上壳体采用大的圆角半径、增大壳体壁厚、增大阻尼等均能降低壳体的噪声辐射.运用流固耦合有限元方法，计算了在不同润滑油量下壳体的耦合模态，以及壳体在单点激励下的远场辐射，结果表明，第5阶和第10阶固有频率随着油面高度的增加呈下降趋势；壳体在1 000～2 000 Hz的噪声辐射其峰值随着油面高度的升高逐渐增大，并逐渐向高频移动，实验结果与理论分析相一致.