约束阻尼板结构设计及研究

以约束阻尼板在实际应用时重量和厚度限制为约束条件,依据约束阻尼结构设计理论进行结构设计并制备样品,对样品进行振动特性测试后识别其前5阶固有频率及模态阻尼比,并分析阻尼层材料参数、约束层材料参数及阻尼结构形式对约束阻尼结构阻尼性能的影响。      

阻尼层对水下圆柱壳辐射声场的去耦特性影响

基于模态叠加法,采用Navier方程描述阻尼层,建立敷设粘弹性阻尼层的水下圆柱壳振动声辐射模型。与数值计算结果比对,验证了计算模型的可靠性。分析圆柱壳的径向均方振速和辐射声功率,研究了粘弹性阻尼层对水下圆柱壳辐射声场的去耦特性影响。结果表明,粘弹性阻尼层的径向均方振速频响曲线可以分作三个频段,当频率较高时,粘弹性阻尼层能降低辐射声功率;与壳体厚度相比,阻尼层厚度对阻尼层去耦特性的影响更大。     

《基于声辐射模态分析粘弹性阻尼板的声功率灵敏度》

本文利用声辐射模态模型分析了粘弹性阻尼板的声功率灵敏度,考察了在板上加自由阻尼层和粘弹性梁的两种情况,揭示了阻尼厚度变化对声功率灵敏度的影响。结果表明,适当增加阻尼层厚度和合理配置粘弹性梁的形式能够有效地控制板辐射的声功率。     

内燃机油底壳模态分析及噪声预测

采用有限元方法和边界元方法建立了复杂结构辐射噪声预测模型，可用于计算辐射声功率、场点声压、固体声和辐射效率等声场特性参数。对内燃机油底壳进行了模态分析和噪声预测，并研究了约束条件及激励力作用位置对声辐射的影响，为噪声优化设计打下了良好的基础。     

阻尼层厚度对结构阻尼性能的影响

通过分析比较，选用基于模态应变能理论的有限元分析方法。首先验证了方法的精确性，对于算例，前五阶结构固有频率平均误差为0.020，模态损耗因子平均误差为0.112。进而以阻尼层厚度为变量，对被动振动控制结构的两种典型形式——自由阻尼结构和约束阻尼结构，进行动态力学性能研究，研究结果表明：阻尼层厚度从0.2 mm增加到1.5 mm，两种阻尼结构的固有频率降低，损耗因子提高；相比之下，自由阻尼结构的减振性能更为依赖阻尼层厚度，即对于较小的阻尼层厚，约束阻尼结构的减振性能更为优异。     

部分敷设阻尼材料的水下结构声辐射分析

基于统计能量分析（SEA）方法,分析了流场中部分敷设阻尼材料的有限长圆柱壳的声辐射特性,并进行了相应的声辐射试验测试。通过仿真结果与试验对比,验证了SEA方法在计算敷设阻尼结构的圆柱壳声辐射特性问题的有效性。在此基础上开展了部分敷设阻尼材料的水下结构辐射问题研究,分析了阻尼层敷设比例对水下结构振动与声辐射的影响;讨论了结构损耗因子对阻尼层减振降噪效果的影响。研究表明结构损耗因子对局部敷设于水下结构的阻尼层降噪效果有很大影响,本研究旨在为潜艇声学优化设计提供参考。     

基于有限元法的贴敷阻尼薄板声辐射性能研究

基于分层理论,建立了四边简支约束条件下薄板声辐射特性有限元分析模型,计算了其固有频率、辐射声功率及振动均方速度,并与Comsol软件计算结果进行对比,证明了该方法的有效性。其次,将分层理论用于贴敷阻尼薄板的声辐射特性研究中,分析了单/多层阻尼对结构声辐射特性的影响。最后,通过分析贴敷阻尼薄板在轻/重流体、不同流速条件下的声辐射特性,研究了流体对贴敷阻尼薄板声辐射特性的影响。结果表明,贴敷多层阻尼的薄板结构声辐射特性对阻尼材料贴敷顺序较为敏感,将弹性模量较大的阻尼材料贴敷在靠外侧能够增大约束阻尼层的剪切变形,有利于提高结构整体的损耗因子,降低结构的振动和声辐射;流体流动时,结构声振特性将发生非线性变化,当流速较低时,结构声振特性变化明显,随着流速增大,变化趋势趋于平稳。     

水中板声辐射的声功率模态分析

由于水中结构的振动声辐射要考虑流体加载效应,因此水中结构声辐射的模态分析也与空气中的有所不同。基于辐射声功率的二次型表达式,采用有限元和Rayleigh积分耦合方法,对板结构的水下声功率模态进行了计算分析研究,通过辐射效率、模态振型和辐射声功率等探讨了其特点。结果表明以激励力为变量、考虑了结构阻抗的水下声功率模态具有各阶模态声辐射独立、低频时前几阶模态(特别是第1阶模态)的声辐射占主导地位、模态辐射效率峰值和模态振型物理意义清楚等特点,在水下结构振动声辐射的分析和控制方面有一定实用价值。     

可控约束阻尼层结构的H∞控制

建立了可控约束阻尼层板的一般控制微分方程。对附加可控约束阻尼层的悬臂矩形板者了实验与理论建模，详细分析了模型中的不确定性，并进行了Ｈ∞鲁棒振动控制的数值仿真与实验研究。结果表明，Ｈ∞控制能够有效抑制受控结构的模态振动，与位移比例反馈控制相比，具有更好的鲁棒稳定性。     

约束阻尼板结构模态实验及阻尼特性研究

约束阻尼结构可在较宽的频带范围内抑制结构的振动,已在机械和交通等领域广泛应用。本文采用多输入多输出（MIMO）的锤击法,对一种约束阻尼板进行模态实验,参数识别得到其固有频率、振型及模态阻尼。通过模态实验和有限元结果的相互对比,验证了模态测试结果的可靠性。在此基础上,对敷设粘弹性阻尼的悬臂板结构进行了阻尼特性的研究,讨论了材料参数和结构参数对模态阻尼的影响,为结构的减振降噪及优化设计提供依据。     

发动机油底壳的噪声分析及结构优化

油底壳表面辐射噪声占发动机总辐射噪声的20 %左右,已成为降低发动机噪声的重要制约因素。以铸铝油底壳为例用有限元模型计算约束模态,并对结果进行综合性分析,识别出油底壳的结构薄弱位置。然后采取加筋,和底部进行形状上的结构优化,得到一种油底壳的最佳结构设计方案。经计算优化后的油底壳,第一阶约束模态频率提高了56 %,且在2 000 Hz内的阶数减少了3阶。最后通过实验测试对比表明：发动机整机1 m声压级均值,在油底壳优化后,由原来的76.7 dB(A)降到75.6 dB(A),降低了1.1 dB（A）,有一定的效果。     

发动机机油盘自由模态分析及试验验证

机油盘是发动机的关键部件之一,在发动机工作的影响下机油盘会产生复杂的振动,是发动机噪声的主要来源之一。因此,降低机油盘的振动和噪音是降低发动机辐射噪音和总体噪音的重要环节。对机油盘进行有限元分析建模,利用Hyper works软件计算求解,得到机油盘前十阶的固有频率。利用试验模态分析获得机油盘的试验频率,并对比机油盘仿真频率与试验获得的自由模态频率,验证了有限元计算结果的精确性。     

带有阻尼结构的车内噪声控制研究

利用频谱分析和模态分析技术分析常用转速下车内噪声成分及车身各部分振动情况,确定阻尼片粘贴位置,并将条形阻尼结构应用于车内噪声控制。试验表明条形阻尼结构能有效抑制车辆行驶中的车身振动,降低车内噪声。     

车身阻尼处理降噪的有限元分析

在车身顶棚内蒙皮表面进行阻尼处理,建立阻尼处理后的车身有限元模型。进行模态分析,振动响应分析,并将车身与车内声腔模型进行声固耦合计算。计算结果和阻尼处理前的声压级比较,证明车身表面阻尼处理能够有效降低乘坐室内噪声。     

高速列车阻尼喷涂式铝型材减振降噪特性试验

为探究某种阻尼材料对高速列车铝型材地板的减振降噪效果,以波纹状铝型材为基板,先后对其喷涂厚度为2 mm和4 mm的阻尼层,并在隔声室中进行空气声隔声及结构振动声辐射的测试及比对分析。结果显示,随阻尼层厚度的增加,铝型材的空气声隔声效果增加,尤其在500 Hz之后的中高频段;其中,2 mm阻尼层能在铝型材裸板的基础上使计权隔声量提高4.5 dB,阻尼层厚度增至4 mm,计权隔声量再提高2.4 dB。在100 Hz ～250 Hz,2 mm阻尼层对降低铝型材的振动声辐射水平起反作用,而4 mm阻尼层能够起到一定作用;在315 Hz ～400 Hz,阻尼层厚度对其振动声辐射几乎没有影响;500 Hz以上,随阻尼层厚度的增加,铝型材振动声辐射水平大大降低,其中,500 Hz、1 250 Hz和3 150 Hz 三个频段的降低量最为显著。     

基于车身模态和板块贡献分析的阻尼优化降噪方法研究

车身结构上的阻尼材料优化布置对车内振动和噪声控制有重要的意义。以某实车的白车身为研究对象,基于有限元法和边界元法对车内声腔进行声场分析和车身板块进行声学贡献量分析,找出车内场点噪声声压峰值频率及对应的贡献量较大的板块。进而基于白车身模态振型分析,对车身部件上的局部约束阻尼的敷设位置进行优化配置。分析了阻尼优化布置前后分别在悬置、前悬架和后悬架等不同位置处激励下的车内噪声,确认了降噪优化方案的有效性,并在实车上进行了验证。结果表明,对车身相关板块进行局部阻尼处理后,降低车内噪声2 d B(A),证明了该方法的有效性。     

卫星飞轮安装支架的粘弹性阻尼减振设计

应用粘弹性约束阻尼减振技术对某卫星飞轮组件安装支架结构进行振动抑制处理。约束阻尼技术能在不对结构作大的修改的前提下,提高结构的阻尼能力。首先建立原型支架结构的有限元模型,计算了其动态特性。分析了支架结构关键模态的应变能分布规律,确定出约束阻尼处理的铺敷位置。采用参数优化方法,比较了不同约束层厚度、不同阻尼层厚度设计情况下的结构阻尼性能,在满足附加重量和工艺限制要求的前提下,确定出阻尼减振设计方案。最后,将阻尼前后支架结构的加速度频率响应结果进行了对比,验证了在飞轮安装支架上应用粘弹性阻尼减振的合理性和有效性。     

发动机油底壳的辐射噪声分析及结构优化

油底壳表面辐射噪声占发动机总辐射噪声的24 %左右,已成为降低发动机噪声的重要制约因素。为了降低某油底壳的辐射噪声,通过有限元模型,计算其约束模态,找出油底壳的薄弱位置;进而施加由试验测得的激励,计算油底壳的表面振动加速度。在此基础上,采用边界元法对其进行辐射噪声总声功率级的计算;根据计算结果,对该油底壳进行结构优化,并预测结构优化后的辐射噪声水平。通过优化前后的对比表明：结构优化后约束模态频率有很大的提高,振型也有明显变化,总声功率级降低了1.83 dB (A)。     

Dynamic analysis and damping of composite structures embedded with viscoelastic layers

In recent years, it has been found that composites co-cured with viscoelastic materials can enhance the damping capacity of a composite structural system with little reduction in stiffness and strength. Because of the anisotropy of the constraining layers, the damping mechanism of co-cured composites is quite different from that of conventional structures with metal constraining layers. This paper presents an analysis of the dynamic properties of multiple damping layer, laminated composite beams with anisotropic stiffness layers, by means of the finite element-based modal strain energy method. ANSYS 4.4A finite element software has been used for this study. The variation of resonance frequencies and modal loss factors of various beam samples with temperature is studied. Some of these results are compared with the closed-form theoretical results of an earlier published work. For obtaining optimium dynamic properties, the effects of different parameters, such as layer orientation angle and compliant layering, are studied. Also, the effect of using a combination of different damping materials in the system for obtaining stable damping properties over a wide temperature range is studied.     

复杂阻尼结构阻尼模型研究

复杂结构动力分析过程中,阻尼比的计算显得非常重要。由于复杂结构的阻尼模型具有特殊性,对如何确定阻尼比等参数,至今没有较好的理论和方法。针对由多种不同阻尼特性材料建造的复杂结构,提出了一种基于换算模态阻尼比的阻尼模型。通过复阻尼理论和模态应变能法,推导了换算模阻尼比,并得到了换算模态阻尼比与各种材料阻尼比之间的关系。将所提出的方法应用于工程结构,该方法计算的动力响应与结构瑞雷阻尼法相比,其精度更高,接近于单元阻尼比法的结果。由于其方法简单、物理意义明确,在复杂结构动力分析中具有广泛的应用前景。