加强筋截面类型对轨道车辆板件结构隔声影响研究

针对轨道车辆轻量化设计后可能带来的隔声性能降低问题,研究不同截面加强筋铺设对板件隔声性能的改善效果。基于混合有限元-统计能量分析(Hybrid FE-SEA)方法建立轨道车辆加筋板结构隔声特性预测分析模型,系统分析T型、L型、I型和矩形加强筋截面类型对板件隔声性能的影响。研究结果表明,加筋板的刚度和1阶固有频率皆比均质板大,且随加强筋厚度的增大而增大;当加强筋厚度恒定时,T型加筋板的刚度和1阶固有频率最大,L型加筋板次之;敷设厚度15 mm的加强筋,板件的隔声性能最佳;当加强筋的质量、厚度、腹板面积及尺寸、翼板面积相等时,各类型加筋板的计权隔声量Rw差异不大;板件加筋后,刚度控制区的隔声量增幅3 dB~17 dB,1 250 Hz~4 000 Hz中高频段的隔声量增幅1 d B~6 d B。综合分析可知,以计权隔声量为评价标准时,在加强筋质量、腹板面积、翼板面积及尺寸相等时,敷设厚度15 mm加强筋,板件的隔声性能最佳,Rw较均质板可提高1.4 dB~1.5 dB,而加强筋厚度恒定时,T型和L型加筋板的刚度又最佳。相关研究成果可为轨道车辆板件结构加筋优化提供设计参考。     

约束型复合阻尼隔声板的隔声性能及其应用研究

约束型复合高阻尼隔声板具有良好的隔振、隔声性能,特别适用于对隔声结构的厚度有苛刻要求的场合。对影响约束型复合高阻尼隔声板主要结构参数的研究,有利于指导其设计、制造和应用选择。根据对约束型复合高阻尼隔声板隔声计算模型的计算与实验表明,当隔声板的面积减小时,其低频隔声量会随之增加;当隔声板阻尼层的厚度等量递增时,其隔声量也近似等比例地提高;当面板材料的弹性模量较小时,隔声板的低频和高频的隔声量都会变差;当隔声板阻尼层剪切模量较高时会导致隔声量偏低。     

隔声板应用于混凝土阳台栏板隔声改造可行性分析

考虑既有住宅建筑阳台栏板为薄混凝土板可能存在隔声性能不足的风险,在降噪隔声改造过程中,为有效避免资源浪费及增加建筑垃圾,探索采取增设隔声板提升阳台栏板整体隔声性能的可行性。实验设计了3种不同厚度的混凝土板,实验室内测试其增设隔声板前后的隔声量。研究结果显示,随着厚度增加,混凝土板的隔声量有所提高,60~70mm厚混凝土板的交通噪声频谱修正后隔声量达到40dB以上;混凝土板临界频率位于160~250Hz频率范围,在临界频率以上范围基本符合质量定律;增设隔声板可一定程度提高混凝土板的隔声性能,但提升幅度差异性较大,一定范围内,增加混凝土板厚度对隔声性能提升效果较增设隔声板更有效。     

单向加筋双层板全频段的隔声特性

针对单向加筋双层板全频段的声透射问题,采用全耦合模型形成流体声传输和结构声传输两个独立的路径,分别对其声透射系数进行理论计算,进而得出研究结构总隔声量的理论计算公式;基于VA One分析软件,对指定研究结构全频段的隔声特性进行研究,根据各子系统分析带宽内的模态数将全频段划分为低、中、高频,分别采用FE、FE-SEA和SEA方法完成隔声量的求解计算,理论计算和实验测量结果变化趋势相一致,有关结论与分析方法对大型复杂模型的隔声特性研究具有一定工程意义。     

蜂窝三明治板隔声机理与参数影响规律研究

蜂窝三明治板兼具轻量化与优异的力学性能,广泛应用于航空航天等重大装备,但声学性能却是其一大短板。以周期单元模拟蜂窝三明治板,基于Bloch定理和波数有限元法建立无限大蜂窝三明治板的隔声预测模型,结合试验结果验证了模型的准确性。通过在波数域分析蜂窝三明治板的频散特征,揭示了混响声场激励下的结构隔声机理,并探究了几何参数对蜂窝三明治板隔声性能的影响规律。研究表明：临界频率以下,蜂窝三明治板的隔声量主要受质量定律控制;临界频率以上,隔声量还受结构本身特征波影响,当入射声波激发特征波共振时,隔声量随频率波动并产生隔声低谷。厚度变化对隔声性能的影响主要与临界频率以下的隔声量有关,蜂窝三明治板越厚,隔声量越高;芯层高度增大会缩小质量定律控制区,并使第一个隔声低谷向低频偏移,从而导致整体隔声性能减弱,蜂窝三明治板越高,隔声量越低;蜂窝边长变化对蜂窝三明治板的影响较小。     

隔声板应用于混凝土阳台栏板隔声改造可行性分析

既有住宅建筑阳台栏板为混凝土薄板,可能存在隔声性能不足的风险。在降噪隔声改造过程中,为有效避免资源浪费及增加建筑垃圾,探索采取增设隔声板提升阳台栏板整体隔声性能的可行性。实验设计了3种不同厚度的混凝土板,实验室内测试其增设隔声板前后的隔声量。研究结果显示,60 mm～70 mm厚混凝土板的交通噪声频谱修正后隔声量达到40 dB以上,临界频率位于160 Hz～250 Hz频率范围,在临界频率以上范围基本符合质量定律;增设隔声板可一定程度提高混凝土板的隔声性能,但提升幅度差异性较大,一定范围内,增加混凝土板厚度对隔声性能提升较增设隔声板更有效。     

敷设阻尼加筋外地板结构振动声辐射特性研究

结合声学分析软件建立高速列车加筋外地板结构有限元模型,研究阻尼材料对加筋外地板声辐射特性的影响,并探究面板厚度、结构阻尼系数和阻尼材料对外地板隔声量的影响。研究结果表明:敷设阻尼层能够有效抑制外地板的声辐射,但不是越厚越好;增加面板厚度及结构阻尼系数能够提高外地板的隔声量;阻尼层厚度存在临界值,此时外地板隔声量最大。加筋外地板敷设树脂类阻尼且增大结构阻尼系数,声学性能较理想。     

房间隔声的声辐射度模拟计算

为计算房间之间的空气声隔声,提出一种基于声辐射度的隔声计算模型。通过房间之间的声辐射度传递,模拟房间隔声中的声传播,建立房间的声辐射度系统方程。通过辐射度方程的数值求解实现隔声房间的声场模拟,由此计算获得房间之间的隔声量。通过房间隔声的实测对比验证该隔声计算模型的正确性。对于不同条件的房间隔声模拟表明,当房间中声场扩散度较高时该隔声模型与统计声学模型的结果符合良好;当房间中的声场偏离扩散场时,该模型仍可准确计算房间隔声量,因而具有广泛的适用性。     

车辆型材结构的隔声性能优化研究

高速列车现在已经成为人们出行时相当重要的一种交通方式,但是随着列车速度的不断提升,控制车厢内噪声也变得越来越困难。车厢内的噪声不但会影响乘客乘坐的舒适度,严重情况下还会伤害乘客的健康。构成车厢的主要型材结构为双层且带有加筋夹层的铝合金板,对该结构的隔声性能进行优化,以求达到提高车厢整体的隔声性能,降低车厢内噪声的目的。根据典型车体型材结构建立三维几何模型,通过声学有限元方法分析其隔声量。以型材的隔声量作为评价其隔声性能的主要参数,基于列车噪声的特点将声辐射的频率范围限定为100 Hz～2 500 Hz,并且重点关注100 Hz～1 000 Hz频率范围内的隔声量。分析型材结构的尺寸,包括面板厚度、面板间距离、加筋粗细、加筋与面板间角度等对结构隔声量的影响。研究结果发现仅依靠改变尺寸结构对型材隔声量的优化是十分有限的,并且会极大影响结构的面密度或刚度,因此基于优化的型材结构,对蜂窝-型材结构进行声学有限元分析,结果显示优化后的蜂窝-型材结构具有更优异的隔声性能。研究成果可以为实际应用中对于车体型材结构的设计或隔声性能优化提供参考。     

声激励下双层耦合结构声与振动特性研究

考虑声桥的周期性,建立了通过声桥耦合的双层结构声传播模型。利用傅立叶变换和逆变换技术,分别得到双层结构隔声量表达式以及两板的振动能量表达式。研究了声桥刚度、间距对双层结构振动特性和隔声性能的影响。同时,根据理论分析结果定义了双层耦合结构隔声曲线的刚度控制区,阻尼控制区以及质量控制区,给出了各个区域的隔声特点。研究表明,随着两板之间耦合的增强,两板的振动响应趋于一致;而隔声曲线的刚度控制区受刚度影响明显,阻尼控制区出现了很多的峰谷值,随结构阻尼的增大曲线渐趋平滑;随着声桥间距的加强,质量控制区频带宽度增加,隔声量满足约5 dB/倍频程的增长率;同时,质量每增加一倍,质量控制区隔声量约增加5 dB,存在声桥的双层耦合结构隔声性能与单层墙隔声性能相似。     

用耦合有限元／边界元方法研究加筋板的声传输

采用耦合的有限元／边界元方法,建立了考虑流体结构耦合的加筋板结构声传输计算模型,并利用该模型计算研究了加筋板的声传输特性。数值计算表明：结构的传声损失与结构的固有频率和激励频率密切相关,避免共振仍是产要的;改变板厚或肋骨惯性矩后,由于结构固有频率发生了变化会使得结构传声损失曲线上极小值的位置发生改变;当声波从空气经结构向空气中传递时,增大板厚或肋骨惯性矩可明显增大结构的传声损失;而当声波从空气经结构向水中传递时,增大板厚或肋骨惯性矩也增大了结构的传声损失,但效果明显不如当声波从空气经结构向空气中传递时显著。     

虚拟车内噪声响度场分布的声源识别分析与优化

针对传统声压级对车内噪声主观性考虑不足的缺陷,提出符合人双耳特性的虚拟车内噪声特征响度预测及声源识别方法。根据某重型商用车驾驶室内低频轰鸣声严重的问题,基于Zwicker响度模型,在matlab中建立频域的混响场特征响度计算模型。结合路试实验激励数据和驾驶室有限元声-固耦合模型,对驾驶室内噪声响度分布和响度结构板块贡献量进行计算,识别不同板材振动产生的辐射噪声分量对驾驶室内噪声品质频谱特性的影响。实验结果表明：相对于声压级,采用响度作为分析参数提高了驾驶室内噪声源识别精度,指导结构优化设计,改善车内声学品质具有更好的效果。     

基于声振耦合的装载机驾驶室多目标形貌优化设计

对某装载机驾驶室及室内声腔进行建模得到声振耦合模型,通过SIMO法模态试验验证所建模型的准确性,测取悬置点激励力并进行频响分析及室内噪声预测。结合耦合模态频率和噪声曲线峰值频率确定关键优化频率,在驾驶室的最大扭矩工况下进行静力学分析,采用折衷规划法和平均频率法将驾驶室静态整体刚度和多阶关键频率归一为Euclidean距离的多目标函数,对驾驶室进行多目标形貌优化。结果表明:此优化方法在驾驶室结构优化上的应用综合提高了结构整体刚度和多阶关键固有频率,避免了单频优化时频率震荡现象,得到了优化目标的整体Pareto最优解,室内噪声总声压级降低了3.03 d B。     

尺寸差异钻杆组成的钻柱中声传播特性测试

随钻实测信息声波传输技术是井下信息无线传输技术领域的一个重要研究方向。作为信息传输通道的钻柱是由尺寸存在差异的钻杆相连接构成,钻杆的尺寸差异对钻柱中声的传播是否存在影响是声载波选取及检测必须要了解的问题之一。建立了用于测试钻柱中声波传播特性的试验装置,对不同类型钻杆组成的钻柱中声波的传播特性进行了测试;利用基于声透层理论建立的钻柱中声传播特性研究模型对测试结果进行了理论分析。研究结果表明：组成钻柱的钻杆存在尺寸差异时,钻柱中声波传播特性有所改变,表现在通带的个数减少,有些通带消失,且通带的宽度变窄;尺寸存在差异的钻杆组成的钻柱中声衰减比周期性钻杆要大;低频通带声波受钻杆尺寸差异影响相对较小;存在着个别的排列方式,可以减小钻杆尺寸差异的影响。基于声透层理论的钻柱中声传播特性研究模型在计算前4个通带时较为准确。     

基于结构-声耦合法的汽车镁质仪表板声贡献度分析及结构改进

利用结构-声耦合法对仪表板进行声传递损失分析,与隔声实验对比验证了该方法的可靠性和方便性。与钢制仪表板进行隔声性能对比,证明镁质仪表板具有很好的隔声性能。建立仪表板声辐射模型,利用镁质仪表板对入射声场的响应,计算得到仪表板在驾驶室侧的辐射声场,找出辐射声压和声功率峰值频率。通过对声功率和透射声场声压最大处的声贡献度分析,确定了对隔声低谷影响最大的区域。针对该区域进行结构更改从而改变模态值,对其进行计算隔声量。结果表明,改进后的仪表板隔声低谷比改进前提升5dB,仪表板整体隔声性能提高。     

流场中填充吸声材料夹层板结构的声振耦合特性

采用等效流体模拟吸声材料,建立了外部流场作用下填充吸声材料夹层板结构的声振耦合模型,应用波动分析方法研究结构中声的透射特性,分析了入射声波入射角和方位角、流场流速和流向、夹层结构几何尺寸等参数对填充吸声材料夹层板结构声振耦合特性的影响。仿真计算表明吸声材料提高了双层板结构的隔声性能;隔声性能随着面板厚度和夹层厚度的增加而提高,随着入射角和方位角的增大而减小;在计算频段内(0~5000Hz),逆流入射时传声损失随着马赫数的增大而减小,顺流入射时却随着马赫数的增大而增大。     

加纵肋平底圆柱壳振动和声辐射的FEM/BEM研究

建立了两端带平底板的加纵肋圆柱壳水中声辐射计算的FEM／BEM三维模型，探究了加肋的高度、宽度、数目对平底圆柱壳表面平均速度、辐射功率、辐射效率、声场指向性的影响规律。计算方法是在有限元软件ANSYS中做加肋平底圆柱壳建模、模态分析基础上，将有关数据（网格、模态）导入边界元软件SYSNOISE中计算流体-结构耦合状态下的辐射声场特性。结果表明：（1）纵肋的高度、宽度以及数目增大都可以引起平底圆柱壳的表面平均速度、辐射功率、辐射效率随频率变化曲线峰的移动，同时使声辐射效率增大，但使表面平均速度、辐射功率变化不明显。（2）纵肋的高度、宽度增大都使低频声辐射中两端平底板的贡献量增大，而使研究频域内的高频声辐射在激励力的反方向上增强。当径向激励力作用在纵肋上时适当调整均布纵肋的数目可以改变平底圆柱壳辐射声场的指向性。这对于水下结构辐射噪声预报以及噪声抑制具有重要意义。     

采用矢量阵测量的水中宽带近场声全息技术研究

基于声强测量的宽带声全息技术(BAH IM)是由近场声全息(NAH)领域脱颖而出的一项技术,它由全息面上互相垂直的两个切向声强分量计算出全息面上的复声压相位,得到全息面上复声压,再进行NAH处理。针对水中圆柱体的噪声源识别问题,给出了该方法在柱体中运用的基本原理,利用所编制的程序进行了仿真验证,最后,采用矢量阵进行了水中近场声全息测量实验,验证了该方法的可行性和准确性,实验结果表明柱面内BAH IM技术在水中柱形声源内辐射声场的重建噪声源识别和定位中有着明显的优势。     

大型客车车身的阻尼减振降噪技术研究

本文基于边界元法对车室进行声场分析和车身板块贡献度分析,进而找出车内噪声声压峰值处所对应的振动频率及该峰值下的“噪声源”板块,围绕车身减振降噪这一目标和车身设计轻量化的要求,基于响应面法建立阻尼复合结构的声辐射特性、模态频率和损耗因子与结构参数关系的数值模型,并对相应约束条件下的最佳阻尼复合结构参数匹配进行优化设计,综合研究内容对车身结构阻尼处理后取得了较好减振降噪效果。     

水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形中的作用

水下爆炸产生的冲击波载荷和气泡载荷都会对水中结构产生毁伤作用。为研究水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形挠度中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus/Explicit对加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了一系列数值仿真。载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型,将部分计算工况与试验结果比较,两者吻合较好。通过分析计算结果可以看出在气泡载荷在加筋板塑性变形中的比重主要受爆距影响,爆距越小,所起的作用越大。所以,在水下近场爆炸计算中,气泡载荷引起的塑性变形不容忽视。