夹层结构中夹层声场的处理方法研究

以二维双层弹性梁为例研究夹层声场的处理方法,从不同的物理视角,提出了夹层结构中夹层声场的横向声模态展开方法和声波导模态展开方法,并与夹层声场采用结构模态展开形式和声腔纯模态展开形式时的传声性能作对比。运用四种夹层处理方法计算了不同参数组合形式结构的传声损失。计算表明:夹层的横向声模态函数展开方法与结构模态展开方法在计算结构传声损失上是等价的;声波导模态函数展开方法在计算结构传声损失上与声腔模态展开方法是等价的;结构的传声损失曲线中的隔声低谷由结构共振、‘梁-空气-梁’共振以及驻波共振共同作用产生的结果;四种计算方法可以反映结构共振、‘梁-空气-梁’共振以及垂直与结构表面方向的驻波共振对结构传声损失的影响,除此而外,夹层的声模态展开形式和声波导模态展开还反映了平行于结构表面方向的驻波共振和其余的声模态对结构隔声性能的影响,因此在其对应的传声损失曲线中有更多的隔声低谷。     

利用FEM/IBEM计算流体介质中的壳体的结构声耦合问题

利用有限元和间接边界元的声振耦合方程同时计算结构表面的振动和相应的辐射声场，将结构的物理坐标转化成模态基本量来表示，对完全耦合的结构动力学方程及声场方程进行解耦，对浸汉于两种流体介质中的椭圆球壳体的数值计算结果表明，流体介质改变了结构的共振特性及声辐射特性。本文的数值方法可用于任意复杂结构在流体介质中的振动和声分析。     

双吸离心泵正反转工况流致振动噪声研究

为深入了解双吸离心泵运行的振动噪声规律,以某一双吸式离心泵为研究对象,基于声学间接边界元法(IBEM),采用LMS Virtual-Lab分析计算平台,进行基于泵壳模态的强迫振动响应计算。然后根据泵壳模态强迫振动响应计算与声学间接边界元的声学波动方程求解耦合方程,得到双吸泵在液力透平工况和泵工况下外辐射声场的声压级指向分布和声压级分布。结果表明:偶极子声源是流体噪声的主要声源;在蜗壳隔舌处非定常脉动力是主要的噪声源;叶频及其倍频是双吸泵外辐射声场噪声的主要诱导频率;泵壳发生了共振,所以声振耦合的作用不可忽略。研究揭示了双吸泵作液力透平及泵工况内部流动诱发的外辐射声场的声振耦合计算规律,为后续减振降噪研究提供了理论基础。     

不同边界约束的弹性板封闭梯形声腔的结构-声耦合特性分析

基于解析法分别建立了梯形声腔内声场与两种边界约束形式(简支和固支)弹性壁板间的耦合模型,推导出反映声腔内声场与两种边界约束形式弹性壁板间耦合程度的通用表达式,研究了它们间的耦合特性,并对耦合系统受外界激励后的响应进行了分析。结果表明:对于简支和固支约束弹性壁板分别与梯形声腔构成的两个耦合系统,声腔声场模态与弹性壁板模态间在平行于倾斜壁面的轴向耦合依然具有选择性,而在随壁面倾斜角改变而尺寸变化的轴向其模态间耦合则不再具有选择性;弹性壁板的不同约束形式对腔控耦合系统模态的共振频率影响较小;腔控耦合系统模态的共振频率是否受壁面倾斜角的影响主要取决于倾斜壁面位置和声腔模态序数两个因素;相较于声腔壁面倾斜角对声腔内声场响应有较大的影响,其对板振动的响应影响较小。     

橡胶芯夹层板隔声特性研究

基于夹层板的Hoff理论和声学反射、透射和辐射机理，建立了声振理论模型，结合模态函数的正交性及流-固耦合边界条件求解了声振耦合系统方程。再根据声场的特性，建立了混合声场下夹层板的隔声量表达式。最后，用数值方法研究了芯层的损耗因子、厚度、弹性模量，以及平面尺寸对夹层板隔声量的影响，对工程应用有一定的参考价值。     

考虑重流体耦合效应的双层板-腔结构振动与声辐射分析

考虑半空间声场内重流体的声振耦合效应，对有限大双层板-腔结构的振动与声辐射特性进行研究。采用改进傅里叶级数描述薄板位移和腔内声压，通过Rayleigh积分建立辐射板表面辐射声压和辐射板位移的关系，基于Hamilton原理，提出采用Rayleigh-Ritz法分析耦合系统声振特性的半解析方法，并通过和有限元结果对比验证方法的收敛性和准确性。分析单位简谐力激励下，声腔厚度和腔内流体介质对双层板-腔结构声辐射特性的影响。结果表明：重流体的耦合效应使薄板（奇，奇）模态振型显著变化，声腔较薄时声辐射对声腔厚度变化较敏感。相较于腔内流体声速，腔内流体密度对声辐射有较大影响。     

动力吸振器用于夹层壁板颤振抑制的研究

提出了用动力吸振器来抑制夹层壁板颤振的新方法,将壁板设计成芯层分布安装微型动力吸振器的夹层壁板,针对壁板第一阶共振模态进行吸振设计,计算和分析了夹层壁板、带刚性梁夹层壁板和带吸振器夹层壁板的振动特性、频率响应特性和颤振特性.结果显示,吸振器能大幅度提高壁板的颤振速度,抑制夹层壁板颤振发生.     

球磨机旋转简体的声振耦合特性分析

球磨机噪声主要来源于旋转简体的振动。为减小结构振动产生的噪声,基于结构-声场耦合有限元方法,对旋转简体的声、振特性进行分析,阐明筒体的结构振动模态特性,结构声模态特性及其声振耦合的关系,并找出对筒体噪声辐射效率贡献量较大的几阶结构模态。该分析结论对球磨机噪声机理的研究、有存储作用。     

球磨机旋转筒体的声振耦合特性分析

球磨机噪声主要来源于旋转简体的振动。为减小结构振动产生的噪声,基于结构-声场耦合有限元方法,对旋转简体的声、振特性进行分析,阐明筒体的结构振动模态特性,结构声模态特性及其声振耦合的关系,并找出对筒体噪声辐射效率贡献量较大的几阶结构模态。该分析结论对球磨机噪声机理的研究、有存储作用。     

《圆锥壳结构声振耦合特性分析》

通过利用LMS virtual.lab中的Acoustic BEM模块实现了FE/BE 声振耦合模型的仿真计算,且计算结果通过了混响噪声实验验证。在此基础之上,分析圆锥壳结构的声振耦合特性,并与不考虑声场的结构响应的情况进行了比较分析。结果表明声场的存在影响结构的响应幅值与分布,且耦合程度在不同频率下表现出不同特性。     

弹性结构封闭空间有源消声理论研究

本文从理论上研究了外力激励弹性结构条件下封闭空间有源消声问题。首先根据声弹性理论,提出分步代入法求解初、次级声场,然后以封闭矩形和圆柱空间为例,研究了不同介质条件下有源消声规律。结果表明:对于弹性结构封闭空间有源消声,当结构-声腔耦合较弱时,次级声源基本上只能抵消声腔模态;当结构-声腔耦合较强时,次级声源不仅能抵消声腔模态,而且对抵消与声腔模态耦合良好的结构模态辐射声也有作用。     

振动模态与声模态的耦合特性分析

本文考察具有弹性壁面的矩形封闭空间中壁板振动模态与空间声模态的耦合特性。采用有限带宽声功率流法研究了壁板的声辐射功率中声-振耦合所作的贡献,给出了内模态耦合系数的计算公式和模态耦合因子的计算公式。研究表明:壁板结构的辐射声功率不仅与外场声场声压、壁板本身的固有特性有关,而且与壁板和内声空间的耦合特性密切相关。     

结构声腔耦合系统的频率耦合机理探讨

给出结构和声腔耦合系统的振型耦合特点,选择几阶典型结构声腔模态,计算分析耦合系统固有频率的分布特性;分析论证耦合系统固有频率的主导特性判断准则;基于该准则深入分析耦合系统固有频率的主导特性,从而揭示结构声腔的频率耦合机理。     

梁板组合结构的中频振动试验与计算分析

针对梁板组合结构的中频振动问题,在混响实验室中进行某一典型梁板组合结构的声振试验,对试验获取的梁和板的加速度响应进行了分析,基于H-混合模型法建立了有限元-统计能量(FE-SEA)混合模型,通过模态试验对模型进行了验证。对混合模型计算的结果进行了分析,并与试验结果进行了对比。得到了内外声场之间通过板结构进行非共振传递和共振传递的声传递规律。FE-SEA混合模型计算与试验结果吻合,验证了使用H-混合模型方法进行中频振动分析的有效性和可靠性。     

利用源强分布声辐射模态识别噪声源

为了解决噪声源识别中存在的识别精度不高、分辨率受限、对测量条件要求高等问题,提出了基于源强声辐射模态的噪声源识别方法。该方法首先计算结构的源强声辐射模态矩阵和声场分布模态矩阵,然后利用声场中测得的声压数据向量与结构声场分布模态矩阵的关系求出声辐射模态展开系数向量,最后通过声辐射模态矩阵和声辐射模态展开系数向量的积就可得到结构的源强分布,从而达到对噪声源识别的目的。该方法利用较少的测量点可以获得较高分辨率和识别精度。通过平板振动仿真和音箱实验验证了该方法对平面结构噪声源识别的有效性。     

测量点位置对声源识别的影响

振动表面的振速可以用声辐射模态展开表示,讨论了利用声辐射模态进行噪声源识别的方法.对于声源振速重建,关键就是确定展开系数.在声场中选择N个测量点,测量声场中的信息,求解展开系数.以平板振动为实例,利用声辐射模态对平板表面的振速分布进行重构,研究声源识别问题.通过模拟计算,发现声辐射模态方法结合Tikhonov正则化方法可以进行噪声源识别.同时就同一测量面上测量点的不同分布情况对识别的不同效果进行分析.研究结果表明:测量点位置分布不均匀时,声源识别效果较好.     

结构声辐射的源强声辐射模态分析方法

为了解决不易获取复杂结构振速声辐射模态和利用其计算复杂结构外辐射声场困难的问题,提出源强声辐射模态分析方法。该方法利用简单源积分公式将结构表面连续的源强分布等效为一组简单源源强分布,利用这组简单源源强分布构造了结构辐射声功率2次型表达式,其2次型系数定义一个辐射阻矩阵,辐射阻矩阵的特征向量就构成了源强声辐射模态,从而实现复杂结构总辐射声功率的解耦。只要获得声辐射模态的展开系数,声场中的声压、质点法向速度等声学量都可由源强声辐射模态叠加得到。球形声源和棱台体声源的分析表明：源强声辐射模态保留了传统的声辐射模态优点,更方便解决复杂结构声辐射问题。     

共振速度下轨道交通槽形梁结构瞬态噪声分析

为了进一步研究不同列车速度下的桥梁结构噪声问题,基于有限元-瞬态边界元理论,针对轨道交通30 m简支槽形梁,分析在共振、消振速度下桥梁的振动响应及结构声辐射特性。首先,建立槽形梁振动辐射瞬态噪声的有限元/边界元模型;然后,对简支梁在移动列车荷载下诱发的振动进行分析,得到列车荷载通过桥梁时的共振和消振速度;最终,结合声辐射理论,采用瞬态边界元法研究分析不同列车速度引起的桥梁瞬态噪声声场特性。研究结果表明:列车速度的变化引起桥梁结构的位移幅值出现波动性变化;桥梁结构的振动加速度幅值随着速度的增大而不断增大;桥梁结构辐射噪声的变化趋势与结构的振动加速度变化趋势有一定的相关性;当列车以共振速度通过简支桥梁时,结构动力响应值及辐射噪声值有放大趋势,在附近出现峰值;列车共振速度对桥梁结构的远声场瞬态噪声影响效果较为显著;应有针对性地控制列车速度以改善桥梁结构噪声。     

Duffing振子激励下平板声振特性研究

针对非线性振动激励下结构声辐射问题,由变分原理导出Duffing振子激励下平板声振耦合动力学方程,由模态展开法及增量谐波平衡法导出轻流体中耦合动力学方程的近似解析解,给出多频激励下平板表面平均振速及辐射声功率表达式,研究激励力频率、非线性项对系统振动及声辐射特性影响。结果表明,Duffing振子激励下平板的声振耦合问题为含离散与连续系统的复杂动力学问题;耦合运动下Duffing振子出现二次跳跃现象与新的共振特性;平板声振特性主要由三次谐波决定。研究结果可为隔振结构的声振设计提供理论依据。     

基于声振耦合理论的压电智能板结构声辐射主动控制研究

对结构声辐射压电控制的压电片布置问题进行深入的理论和数值分析.首先基于声振耦合理论,对低频段声辐射板的压电传感器和作动器的布置做定性的分析,给出声辐射功率与结构模态比和模态积之间的关系式.其次基于有限元/边界元数值计算方法,对所提出的压电片布置方案进行辐射声场控制的定量计算,并和其它布置方法进行控制结果比较.通过计算比较可以看出,提出的压电片布置方案在低频段所得到的多阶模态控制效果,明显优于基于振动模态应变贴片理论方法所得到的控制效果,得出若干结论供参考.