双向正交加筋板声振响应解析方法研究

提出双向正交加筋板声振响应的一种解析计算方法。使用两种连续性条件,建立双向正交加筋板的耦合振动方程。利用二维傅里叶级数作为双向正交加筋板振动位移表达式,将双向正交加筋板振动微分方程化为线性方程组,求解获得双向正交加筋板的模态特性以及加筋板稳态声振响应,并通过了现有文献数据和有限元方法的验证。通过进一步的参数分析,研究加强筋在板上的排布方式对加筋板声振特性的影响。     

基于谱元法的加筋双层板声透射分析

首先应用谱元法(SEM)建立简支加筋双层板结构在简谐平面声波激励下的振动响应分析模型,将所得结果与有限元法(FEM)计算结果对比,表明谱元法(SEM)在求解该类问题时具有精度高和求解速度快的优点。然后应用Rayleigh积分求解加筋双层板结构路径传声的透射声功率。在筋板截面面积不变的约束条件下,研究筋板倾角与面板间距在声波正入射情况下对透射侧面板辐射声功率的影响。结果表明:筋板倾角越大,加筋双层板的透射声功率越小;在倾角小于22o的情况下,隔声性能随着面板间距的减小而提高。分析结果对加筋双层板的结构设计与隔声优化具有一定的指导意义。     

基于解析法的加筋板封闭梯形声腔的响应分析

基于模态叠加法和声振耦合理论建立了加筋板结构与梯形声场间的耦合模型;研究了点力到筋的距离、筋的刚度、质量和根数的变化对耦合系统响应的影响。结果表明：由于加筋导致的板振动能量和梯形声腔声势能的衰减程度与点力到筋间的距离密切相关,当点力直接作用在筋上或者点力到筋的距离小于板的四分之一弯曲波长时,振动能量和声势能在较宽的频段都出现衰减现象,反之则不会出现衰减现象。梯形声腔声势能和固支板振动能量的衰减级随着筋弯曲刚度的增加而变大,而筋的质量对能量衰减的影响与分析的频段范围有关。筋的根数增加并不会使得声振耦合系统中声势能和板振动能量的衰减级一直呈现增大现象。     

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。     

单向加筋双层板隔声性能的有限元分析

为考察筋板声学透明假设理论对于加筋双层板隔声计算的适用性，对典型波纹芯体加筋双层板在简谐平面声波正入射和斜入射激励下的声透射损失（STL）进行有限元分析。分别建立筋板声学透明声腔和结构-声学全耦合加筋双层板的有限元模型，计算得到结构具有不同芯体构型和腔内声学介质时的STL曲线。结果表明，筋板“声学透明”假设模型带给加筋双层板STL计算误差取决于筋板结构阻抗和筋板间腔内介质声阻抗相对大小。因此，加筋双层板结构STL的准确预测需考虑筋板与腔内介质间与的结构-声学耦合作用。     

加筋板机械导纳分频段计算方法

提出一种新的加筋板机械导纳分频段计算方法,该方法可给出加筋板机械导纳的显式表达。根据不同频段内加强筋对平板振动特性的影响规律,将加筋板在低频段、中频段和高频段分别等效为各向异性板、各向同性板以及无限大板,从而获得加筋板分频段机械导纳显式表达式。以模态叠加法计算结果作为参照,对分频段方法获得的加筋板机械导纳结果进行比较检验;并进一步以L型加筋板为分析对象,对比分频段方法与有限元方法,计算结果显示:分频段计算方法所得结果与模态叠加法和有限元法计算结果虽然略有差别,但对于工程计算,其精度令人满意。分频段方法比模态叠加法和有限元法更为简洁快速,且具有频段划分清晰、可保留结构中低频段模态信息等优点,为后续简化分析更为复杂的加筋耦合结构振动特性提供了新途径。     

无限大单向加筋层合板隔声性能研究

基于经典层合板理论,计及加强筋弯曲及扭转运动影响,建立无限大单向加筋层合板在平面声波激励下的声透射理论模型;应用空间谐波展开与虚功原理,推导出单向加筋层合板传声损失公式,并与解析解及简化模型计算结果对比,验证所建模型的精度及有效性;系统研究特征参数对加筋层合板结构隔声性能影响。研究表明：增加层合板铺设角度对结构隔声性能不利,材料损耗因子只影响结构共振频率处隔声性能;增大加强筋间距,加筋层合板结构低频段隔声性能下降明显,但全频段隔声性能有所改善;声波入射角度对单向加筋层合板隔声性能影响显著,结构对垂直入射声波隔声效果最好。     

多筋板振动特性的导纳法研究

了解结构内部的能量传递规律是研究复杂系统结构间能量传递的基础.研究了单加筋板和多加筋板的振动特性,结果表明:筋的存在改变了板振动能量对称分布的特性,加筋处振动能量呈阶梯状衰减,加强筋阻碍了振动能量的传播.     

波纹板的隔声特性研究

应用模态展开方法研究单层正弦波纹板在简支边界条件下的声传递损失特性。首先把正弦波纹板等效为正交各向异性平板，建立正交各向异性平板的声振方程。基于同一模态函数基，利用Galerkin方法由速度连续条件求得系统的声振响应，得到波纹板结构声传递损失的解析表达式。通过计算结果与已有的实验数据比较，表明文中方法比波传递方法能够更好地预测波纹板结构的中低频段声传递损失特性。最后研究波纹板结构参数（包括板厚、入射角、方位角以及损耗因子等）对隔声特性的影响。     

障板对于平板声辐射特性的影响分析

采用单层势和双层势求解和比较有障板和无障板的声辐射特性。由边界积分方程,分别推导有障板和无障板的声压积分方程,根据交界相容性条件,获取二重积分形式的平板表面声压和振速。进一步将结构的动力方程代入有障板和无障板形式的振速方程中,离散声压差值和板的位移为振动模态叠加的形式,获得二重积分形式的声辐射阻抗,从而求解振动模态系数,确定声辐射特性参数。以水下简支矩形板为例计算对比了声辐射参数,分析障板对薄板声辐射特性的影响。