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。     

空间柔性耦合系统振动功率流传递特性

针对动力设备的振动和噪声控制问题,通过六维空间单层[1]弹性浮筏的多机组隔振理论分析计算模型,导出弹性浮筏传递功率流的表达式,绘制功率谱曲线,从振动能量传输的角度来评价浮筏系统隔振效果,揭示机组的质量、筏架阻尼等结构参数对功率流传递的影响,最终给出浮筏设计中结构参数选择的一般准则.     

空间柔性耦合系统振动功率流传递特性

针对动力设备的振动和噪声控制问题，通过六维空间单层[1]弹性浮筏的多机组隔振理论分析计算模型，导出弹性浮筏传递功率流的表达式，绘制功率谱曲线，从振动能量传输的角度来评价浮筏系统隔振效果，揭示机组的质量、筏架阻尼等结构参数对功率流传递的影响，最终给出浮筏设计中结构参数选择的一般准则．     

聚氨酯-橡胶复合阻尼材料减振优化设计

隔离自由阻尼是在传统的自由阻尼结构上建立起来的一种减振处理方法。本文以隔离自由阻尼理论为基础,提出以硬质聚氨酯泡沫作为隔离层、橡胶为阻尼层制备成用于抑制结构振动的聚氨酯-橡胶隔离复合阻尼材料。利用模态叠加原理和Lagrange方程,在考虑阻尼层剪切变形的基础上,推导出了隔离自由阻尼悬臂梁的控制方程。在钢板悬臂梁上敷设隔离层与阻尼层厚度比值为1～3以及具有分段式隔离层的聚氨酯-橡胶复合阻尼材料,并通过单点锤击实验从幅频曲线、复合损耗因子、模态频率等方面对悬臂梁模型的减振性能进行了对比分析。结果表明：隔离层与阻尼层的厚度比值由1增加至3时,模型的振动响应峰值降低了13%～62%,同时损耗因子明显升高;当厚度比超过1.5时,材料对模型低阶模态的减振效果持续提高,而高阶模态的减振效果趋于稳定;分段式隔离层的设计降低了隔离层的抗弯刚度,扩大了阻尼的层的处理面积,模型振动响应峰值降低了27%以上,且并未显著增加阻尼处理的附加质量。研究结果揭示出：在聚氨酯-橡胶隔离复合阻尼材料的阻尼层厚度不变的情况下,增大隔离层与阻尼层的厚度比有助于提高复合阻尼材料的减振性能;分段式隔离层的设计在此之上能够进一步改善复合材料的阻尼性能。     

聚氨酯–橡胶复合阻尼材料减振优化设计

隔离自由阻尼是在传统的自由阻尼结构上建立的一种减振处理方法。以隔离自由阻尼理论为基础,提出以硬质聚氨酯泡沫作为隔离层、橡胶为阻尼层制备用于抑制结构振动的聚氨酯–橡胶隔离复合阻尼材料。利用模态叠加原理和Lagrange方程,在考虑阻尼层剪切变形的基础上,推导出隔离自由阻尼悬臂梁的控制方程。在钢板悬臂梁上敷设隔离层与阻尼层厚度比值为1～3以及具有分段式隔离层的聚氨酯–橡胶复合阻尼材料,并通过单点锤击实验从幅频曲线、复合损耗因子、模态频率等方面对悬臂梁模型的减振性能进行对比分析。结果表明:隔离层与阻尼层的厚度比值由1增加至3时,模型的振动响应峰值降低了13%～62%,同时损耗因子明显升高;当厚度比超过1.5时,材料对模型低阶模态的减振效果持续提高,而高阶模态的减振效果趋于稳定;分段式隔离层的设计降低了隔离层的抗弯刚度,扩大了阻尼层的处理面积,模型振动响应峰值降低了16%以上,且并未显著增加阻尼处理的附加质量。研究结果表明:在聚氨酯–橡胶隔离复合阻尼材料的阻尼层厚度不变的情况下,增大隔离层与阻尼层的厚度比有助于提高复合阻尼材料的减振性能;分段式隔离层的设计能够进一步改善复合材料的阻尼性能。     

基于抗震智能材料的结构阻尼特性优化

为保障结构在地震中的安全性．对使结构抗震效果处于最佳状态的智能材料的阻尼特性进行了定量研究。根据使结构在地震过程每时每刻都处于动力响应最小这一原则,选择结构的反应能量作为优化目标。对结构的阻尼特性进行优化,得到最佳抗震智能材料所应具的阳尼特性曲线．以此指导抗震耕料的选摊．减少地震产生的破坏、     

受控结构频率密集度的判别及其对控制效果的影响

密频结构在工程中广泛存在,但是如何判断其频率密集度却没有统一的标准.针对这种情况,采用摄动方法分析了一个两自由度受控结构,表明在速度反馈下结构受脉冲荷载作用的最优反馈增益即为频率密集度参数,具有较小模态阻尼比的模态的所能达到的最大阻尼也是频率密集度参数,在状态反馈的时候具有较小模态阻尼比的模态的所能达到的最大阻尼也是频率密集度参数的3倍,说明了受控结构的附加模态阻尼与频率密集度参数具有密切的联系.在综述了已有研究的基础上,提出了新的密集频率判别标准,兼顾了密集频率组内外的频率间隔,采用的密集频率判别指标具有明确的物理意义.     

相邻结构之间的互助耗能减震

提出在相邻结构之间安装粘滞阻尼系统或摩擦阻尼系统,利用结构之间的较强烈的相对运行耗散地震能量,达到减震的目的,利用计算机算法求解了最优粘滞阻尼和摩擦阻尼参数。     

考虑过程阻尼的圆弧刃铣削淬硬钢极限切深

为了研究圆弧刃铣刀动态铣削过程中的过程阻尼情况,通过分析刀具结构的几何参数和工艺参数,对现有的模型进行整合优化,建立了圆弧刃铣刀过程阻尼的动态铣削数学模型.基于改进的数学模型,计算出后刀面侵入体积,并进行大量切削稳定极限实验,得到了高速下的极限切深.同时,应用Matlab和ANSYS软件解算得到铣削模态方程的过程阻尼系数,结合能量平衡方程,给出了淬硬钢耕犁力系数,进而预测极限切深.仿真结果表明,刀具后角和刃口半径对过程阻尼影响显著,预测极限切深与实验结果一致.     

基于复模态的非比例阻尼结构参数识别研究

在地下结构地震响应的简化分析模型中,无限地基的辐射阻尼通常以附加阻尼罐的形式与结构动力刚度阵耦合在一起,其阻尼形式不同于结构阻尼或比例阻尼.由于复杂地质条件以及计算规模的限制,采用理论或数值分析方法得到的无限地基辐射阻尼参数与实际情况往往有较大的差别.引入节点阻尼,并提出利用复特征对进行参数识别的思想.同时为了解决由于阻尼阵与刚度阵的耦合而产生的非线性问题,构造了一种迭代算法.结果表明,算法能够比较准确地识别各类参数.     

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.     

船舶辐射噪声远场空间指向性

为了获得浅海波导条件下船舶辐射噪声的远场空间指向性,提出了一种由水听器获得的船舶辐射噪声近场声压数据,推算其远场辐射声压的方法,即由近场声压数据,反演出船舶辐射噪声源模型中的多极子强度和位置,然后利用简正波理论,计算该反演参数所对应的远场指向性.仿真计算过程中,将该方法获得的远场指向性与原假设声源直接计算的远场指向性进行对比.结果表明,该方法能有效的计算出船舶辐射噪声的远场空间指向性.     

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.     

喷射流场及其辐射声场数值模拟

为研究喷管结构对射流噪声的影响,采用大涡模拟对不同截面形状喷口形成的非定常湍射流场进行了数值模拟.在流场计算的基础上,结合Ffowcs Williams-Hawkings积分方程对远场声场进行了计算,得到不同喷管结构对应的湍射流场的流动结构及其辐射噪声的频谱特性.计算结果表明,椭圆形截面喷管的出口附近存在大量的旋涡结构,增大了射流边界层处的气流掺混,从而降低了射流核心区的长度,有效抑制了喷射噪声,在5种不同结构的喷管中,椭圆形截面的喷管对应的辐射声压最低,而矩形喷管对应的辐射声压最高;在射流方向的30°～75°扇形区域内,辐射声信号最强且存在明显的指向性.     

可实现宽频隔声的全向通风铁路声屏障

针对现有铁路声屏障通风性能差和自重大的问题,提出新型铁路声屏障设计. 该结构是由螺旋通道和中空通路相互组合的超单元并联形成的,基于Fano共振机理实现螺旋通道和中空通路之间的耦合,能够对特定频带的声波能量实现高效阻隔,具有厚度薄、自重小、通风性能好等优点. 分析超单元结构对斜入射声波的隔离效果,对超单元结构进行参数优化分析,研究超单元数量对设计声屏障隔声性能的影响,对超单元结构进行实验验证. 研究结果表明,该结构可以对不同角度入射的声波实现宽频隔离;参数优化后的超单元结构可以有效控制轮轨噪声主频,已达到实际应用要求;超单元数量不会对声屏障的隔声性能产生影响;仿真与实验结果具有较高的一致性.     

低噪声电动机的声功率测量

在隔音室中采用声级计对低噪声电机进行声压测量,通过计算得到较精确的声功率值     

巨-子结构控制体系的参数优化及随机响应灵敏度分析

为了研究巨-子结构控制体系中隔震层的最优参数,建立了巨-子结构控制体系的动力微分方程,基于遗传算法理论以基底剪力最小为优化目标对结构的物理参数进行了优化.采用虚拟激励法和摄动法,分析了巨-子结构控制体系平稳随机响应对各参数的灵敏程度.通过主结构层问位移方差、隔震层层间位移方差、子结构顶层绝对加速度方差对各参数的敏感程度分析表明,各响应对子结构的层刚度敏感性最小,而对子结构层质量、隔震层层刚度以及隔震层阻尼较为敏感.     

发泡聚氨酯的制备及吸声性能

为降低噪声污染对环境的影响,本实验通过热压发泡法制备了吸声性能良好的发泡聚氨酯材料。研究了发泡剂用量对发泡聚氨酯的泡孔结构、吸声性能和阻尼性能的影响。结果表明:发泡聚氨酯材料内部随发泡剂添加量的增加逐渐产生闭孔、开孔等孔隙结构,丰富的孔隙结构具有较好的吸声效果。其中发泡剂质量分数为18%的发泡聚氨酯材料吸声效果较好,平均吸声系数为0.447。但发泡聚氨酯材料中泡孔结构使其内部结构变得疏松,导致其阻尼性能下降。     

PVO／PNBR橡塑合金对中低频噪音吸音性能的影响

为了制备对中低频噪音具有良好吸音性能的材料,以聚氯乙烯（PVC）,粉末丁腈橡胶（PNBR）和邻苯二甲酸二正辛酯（DOP）为主要原材料．利用常压浇注法制备了不同质量比的PVC／PNBR橡塑合金。利用DMA测试材料的动态力学阻尼性能,并对材料可能具备的分子结构进行了预测分析;分析了材料的力学性能和对中低频噪音的吸音系数。结果表明：当PVC、PNBR与DOP质量比为70：30：130时,材料具有较大的阻尼性和较好的力学性能的同时,在250、1000、2000Hz下有较好的吸声性能;PVC／PNBR橡塑合全的阻尼性能与吸声性能之间存在着较强的依存关系,改善材料的阻尼性能是提高材料对中低频噪音吸音性能的途径之一。     

渤海某平台磁流变智能阻尼隔振控制

目的 研究了利用主动变阻尼控制系统优化方法设计磁流变智能阻尼隔振平台结构，为实际工程利用磁流变阻尼器为结构减振设计提供方法。方法 采用ANSYS软件提供的结构刚度矩阵庞大，不易进行半主动和主动控制系统设计，根据ANSYS有限元分析提炼出简化计算模型，基于主动最优控制设计方法，设计了磁流变阻尼隔振系统，进行了冰激振动和地震动作用下的磁流变阻尼智能振动控制反应分析．结果 该平台半主动磁流变阻尼隔振体系对导管架端帽处最大位移和甲板处最大加速度均有很好的控制效果，隔振层位移满足采油工艺要求．结论 主动最优控制设计方法是一种很好的设计方法，具有广泛的应用前景；对于平台结构半主动磁流变智能阻尼隔振体系是较好的控制方案．