部分穿孔管消声器声学性能有限元分析

穿孔管消声器因具有良好的声学性能和较低的压力损失而被运用于消除内燃机排气噪声。通过运用有限元法研究部分穿孔消声器穿孔率、插入长度、周向和轴向穿孔分布、扩张腔直径等设计参数对消声器消声性能的影响。得到如下结论:穿孔率增大、插入长度变短会引起低频共振峰向高频方向偏移;穿孔率增大、扩张腔直径减小都会引起有效消声频率范围的拓宽;穿孔的轴向、周向分布对消声器消声性能没有影响。     

均匀流直通穿孔管消声器声学特性预测的有限元法

将有限元法应用于预测有均匀流存在时直通穿孔管消声器的声学特性,推导了考虑运流效应的有限元法计算公式,并给出了声学特性的计算方法和数值实施过程。传递损失数值计算结果表明,随着气流马赫数的增加,消声器中高频的消声量有所增加。为精确预测直通穿孔管消声器的声学特性,流速对消声器内声传播的影响应加以考虑。     

穿孔管消声器消声性能的有限元计算及分析

使用有限元法计算穿孔管消声器的传递损失,并与实验测量结果进行了比较,二者吻合良好。穿孔率 相同而孔径不同的两个穿孔管消声器的传递损失与具有相同直径和长度的简单膨胀腔消声器的传递损失比较表 明,穿孔管对消声器的低频性能影响较小,而对中频消声性能影响很大、对高频消声性能影响有限。     

水声材料低频声性能的驻波管测量

介绍一种用于水声材料低频声性能测量的驻波管测试系统。该系统采用双水听器传递函数法来测量材料样品在背衬下的低频反射系数 ,测量频率低于 1kHz,管子的内径为 85mm。文中首先对测量方法和系统构成作必要的说明 ,然后对水 空气自由界面的反射系数进行测量来验证本系统的测量方法 ,通过对均匀橡胶材料样品的测量 ,分析了系统的测量不确定度     

具有内外流的换热器管束动特性分析

利用大型有限元程序Ansys的参数化设计语言（APDL），对模型进行智能化网格剖分、材料参数设定、模型几何参数设置，完成了充满液体单管的建模和多种节径比的正方形排列管束的建模，并采用流固耦合法进行了动特性的计算。通过计算结果分析，得出了一些有价值的结论，可供从事换热器等化工设备设计的工程技术人员参考。     

Finite Element and Plate Theory Modeling of Acoustic Emission Waveforms

A comparison was made between two approaches to predict acoustic emission waveforms in thin plates. A normal mode solution method for Mindlin plate theory was used to predict the response of the flexural plate mode to a point source, step-function load, applied on the plate surface. The second approach used a dynamic finite element method to model the problem using equations of motion based on exact linear elasticity. Calculations were made using properties for both isotropic (aluminum) and anisotropic (unidirectional graphite/epoxy composite) materials. For simulations of anisotropic plates, propagation along multiple directions was evaluated. In general, agreement between the two theoretical approaches was good. Discrepancies in the waveforms at longer times were caused by differences in reflections from the lateral plate boundaries. These differences resulted from the fact that the two methods used different boundary conditions. At shorter times in the signals, before reflections, the slight discrepancies in the waveforms were attributed to limitations of Mindlin plate theory, which is an approximate plate theory. The advantages of the finite element method are that it used the exact linear elasticity solutions, and that it can be used to model real source conditions and complicated, finite specimen geometries as well as thick plates. These advantages come at a cost of increased computational difficulty, requiring lengthy calculations on workstations or supercomputers. The Mindlin plate theory solutions, meanwhile, can be quickly generated on personal computers. Specimens with finite geometry can also be modeled. However, only limited simple geometries such as circular or rectangular plates can easily be accommodated with the normal mode solution technique. Likewise, very limited source configurations can be modeled and plate theory is applicable only to thin plates.     

水声声管中小样品振动声辐射测试方法研究

为研究敷设粘弹性层的钢板复合结构的振动声辐射性能,在水声声管中对小样品进行振动声辐射的测量。通过外部激励,安装在水声声管内部的样品向声管内辐射声波,测量敷设粘弹性材料前后钢板的辐射声波,可以定量地检测出粘弹性材料对辐射噪声的降低量。采用有限元法计算复合结构样品的传递特性,数值计算结果和试验结果进行对比,验证此实验方法的正确性。     

声场中倏逝波特性及改进全息重建方法的研究

近场声全息是通过在紧靠被测声源物体的近场测量面上记录全息数据,不但可以记录传播波成分,还可以获得反映声场高空间特性的倏逝波成分。通过分析传播波和倏逝波在声场中的分布情况与声场空间位置、声源大小及频率的关系,得出了传播波和倏逝波在空间声场中的变化规律、影响因素以及二者之间的对应关系。通过对不同背景噪声下倏逝波的传播情况确定了可利用倏逝波传播距离。在此基础上,提出了一种改进的声全息方法,通过用这种方法,可得出声源面上传播波与倏逝波成分,获取等效于近场声全息的重建结果。最后,通过仿真验证了这一结果。     

《扩张室式消声器声学特性的有限元分析》

应用有限元法分析进出口管同轴扩张室式消声器的声学性能,计算其传递损失并与一维平面波理论计算对比,分析一维平面波理论的适用范围。通过分析出口管偏置消声器,双出口管消声器和两腔消声器的声学性能表明：出口管位置和数量影响消声器中高频消声性能,而两腔消声器则能明显改善消声器中低频的消声效果。     

Transmissive Labyrinthine Acoustic Metamaterial-Based Holography for Extraordinary Energy Harvesting

Conventional energy sources are continuously depleting, and the world is actively seeking new green and efficient energy solutions. Enormous amounts of acoustic energy are dissipated daily, but the low intensity and limited efficiency of current harvesting techniques are preventing its adoption as a ubiquitous method of power generation. Herein, a strategic solution to increase acoustic energy harvesting efficiency using a specially designed metamaterial is implemented. A scalable transmissive labyrinthine acoustic metamaterial (LAM) is designed, developed, and employed to maximize ultrasound (40 kHz) capture over its large surface area (>27 k mm²), which is focused onto a piezoelectric film (78.6 mm²), thus magnifying incident sound pressure by 13.6 times. Three different piezoelectric films – two commercial and one lab-made nanocomposite film are tested with LAM in the acoustic energy harvesting system. An extraordinary voltage gain of 157–173% and a maximum power gain of 272% using the LAM compared to the case without the LAM are achieved. Multipoint focusing using holographic techniques, showcasing acoustic patterning to allow on-demand simultaneous harvesting in separate locations, is demonstrated. Our versatile approach for high-intensity acoustic energy harvesting opens future opportunities to exploit sound energy as a resource to contribute toward global sustainability.     

管束的流体弹性不稳定性的研究

基于Lever与Weaver的“流管”模型,本文对换热器管束的流体弹性不稳定性进行了较深入的研究。认为管子作周期性的衰减(或发散)运动。基本方程以复数形式表示,并用复数解法来求解。证明了作用在管上的流体力与管子运动时的位移、速度、加速度密切相关。作出的稳定区图可用来判断管子是否发生流体弹性不稳定现象。将节径比为1.25,1.32与1.41的正方形排列的管束,依次放入风洞中进行试验,取得了令人满意的结果。     

自由阻尼处理结构的有限元建模及声辐射分析

用整体划分单元法建立了一种四节点20个自由度自由阻尼处理薄板结构的有限元模型，用能量法推导了单元的刚度和质量矩阵。在用有限元法计算结构的动态响应特性的基础上，将每个单元划分为很多个微元，利用有限元分析得到结构表面振动速度，通过单元的形函数，求出微元上几个点的平均速度，作为微元的振动速度。以每个微元为一单位，分别计算声压和声功率之后叠加起来，即得整个结构的声辐射。算例表明，用此方法分析计算表面阻尼处理结构的动态特性和声辐射是可行的。     

导爆管在工程应用中发现的问题及分析

导爆管在爆破工程实践中是应用最普遍的起爆器材之一,但到目前为止,还没有制式仪器能事先检测导爆管传爆性。针对导爆管近10年来在工程应用中出现的问题,归纳出导爆管管径不均、无药、局部实心、传爆后多处破口、管内药量不达标、严重变形等12种现象,并给出了发现问题的途径和方法。更从提高产品质量和作业人员技能的角度谈了6点体会,供生产、运输和爆破作业单位参考。     

传递矩阵-驻波管法研究材料隔声性能

从材料内部声场变化以及材料外部声场变化2个方面研究了材料的隔声性能.首先利用传递矩阵法详细分析了层合复合材料的隔声特型,理论推导了垂直入射平面波声压透射系数和隔声量随密度、声速、厚度以及频率变化的关系式.从实际测试的角度介绍了对材料进行隔声量测试的四通道传声器驻波管法原理,并对其使用的数学计算公式进行了推导.在理论与实际的基础上,分别对一定厚度的钢板和复合材料进行了理论仿真计算和实验测试,结果表明二者基本吻合.     

单传声器四通道驻波管隔声量的测试研究

介绍了用四通道单传声器驻波管法测试材料隔声量的原理及其所使用的数学计算公式,研究了不同吸声末端对实验结果的影响,并确定了本研究所采用的吸声末端.在此基础上,分别对高分子聚氯乙烯和层合复合材料进行了隔声量测试,结果表明这种方法可准确测定小样品垂直入射时的隔声量,且简单易行.     

L型压电振动能量采集器的有限元分析与特性仿真

单频悬臂梁式压电振动能量采集器存在工作频带窄、采集转换效率低等问题。通过在单频悬臂梁式压电振动能量采集器的水平悬臂梁末端增加一垂直悬臂梁,构造了一种L型宽频压电振动能量采集器;运用有限元法建立L型振动能量采集器的有限元分析模型,仿真分析了L型振动能量采集器的结构参数对其前两阶模态频率的影响,得到了结构最优尺寸。利用Hamilton原理建立了L型能量采集器的机电耦合分析模型,对其振动特性和电输出特性进行了数值仿真,结果表明L型结构能够提高能量采集器的工作频带和采集效率。     

基于声发射及有限元单胞体模型的复合材料拉伸损伤分析

首先对复合材料单向板进行拉伸损伤实验,采用声发射监测其损伤的分布规律和发展过程,然后采用逐步线性加载的方式对三维有限元单胞模型进行应力场数值模拟,通过对应力场分布的分析获取复合材料的损伤机理,并进一步验证声发射监测的准确性.研究结果表明,通过综合运用声发射损伤监测技术与单胞模型有限元应力场数值模拟,分析复合材料拉伸损伤过程的方法是可行的.     

5A06管材力学性能测试及其缩口成形性的有限元分析

目的研究直径Φ20 mm、壁厚2 mm的5A06铝合金管在单向拉伸试验下的表现以及其在外支承球形缩口成形中的变形特点。方法利用管材准静态单向拉伸试验测试其力学性能,获得真实应力-应变曲线,再结合有限元软件ABAQUS分析管缩口成形的应力应变特征。结果 5A06管在拉伸中表现出良好的应变硬化能力,并呈明显的锯齿波动屈服特性。模拟结果显示缩口中的管坯整体处于周向、轴向压应力状态;主变形区内,轴向应变从缩口口边的拉应变逐渐变为主变形区向直壁过渡区域的压应变;除主变形区外,直壁部分的壁厚也有所增加。Φ20 mm×2 mm的5A06管在模拟中的极限缩口系数约为0.410。结论Φ20 mm×2 mm的5A06管在外支承球形缩口中的模拟成形极限较高,有限元分析作为缩口成形模具和工艺设计的前一步工作,其结果有一定的参考价值。     

基于有限元法对比的统计能量法研究

对典型结构板、梁进行了有限元和统计能量法动态响应分析,验证了统计能量法解决高频问题的有效性。 对统计能量分析的统计平均原理进行了理论探讨,得出提高统计能量预示精度的几种措施,为统计能量法的成功应用提 供了参考。     

“水鸣天梯”声景观成因分析

基于周期台阶表面声阻抗理论,解释了"水鸣天梯"声景观的物理机制。首先在低频准平面波近似的情况下,利用阻抗转移公式得到了周期台阶单元表面声阻抗。数值解表明,在低频段台阶表面的声阻抗呈现纯容抗性,证实了表面波的存在。有限元软件仿真的结果与理论分析保持一致。应用表面波的性质,设计并进行了现场试验。试验数据分析表明:在台阶底部脚踏石阶或者发射脉冲声波,声波经过台阶表面作用,到达台阶顶部时只有低频部分的声能量得到了较大保留,与理论分析和模拟结果相一致,最终确定了正是周期台阶的表面波滤波效应使得脚踏声转变为悦耳的水滴声。