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。     

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。     

受静压力作用加筋板隔声性能研究

基于随机平面波声源建立混响声源激励的加筋板隔声计算模型,通过对试验模型数值计算,二者结果基本吻合;计算存在静压力时加筋板隔声特性表明,存在静压力时加筋板基频移动会致低频隔声量显著增加,压力增加到一定程度时隔声量基本不再增加;此刻为存在预应力的实际结构物隔声量计算提供参考。     

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。     

微穿孔板—蜂窝夹芯复合结构的隔声性能

对微穿孔板和铝蜂窝芯的复合结构,测定其具有不同参数的隔声性能。在该结构中加入GSGN薄膜和木屑板,制备出新型轻质隔声复合结构板,计权隔声量为58.41 dB,密度仅为0.037 g/mm3,达到了轻质高效隔声的目的。预期该新型复合结构板可应用于建筑材料和声屏障上,可提高结构的隔声降噪能力,改善居民生活环境质量。     

水下多孔吸声材料夹层板隔声分析

利用结构弯曲波法,并结合Biot理论和Bolton多层板理论,推导了水下多孔吸声材料夹层板的隔声量理论计算公式,分析了（Binding-Binding,BB）型、（Binding-Unbinding,BU）型和（Unbinding-Unbinding,UU）型三种结构的隔声性能。将入射域、辐射域和中间空腔域中的声波以相应的速度势函数形式表达,多孔吸声材料的传声过程采用Biot理论和Bolton理论描述,再结合相应模型的边界条件,即可求解出结构的理论隔声量。在BB型、BU型和UU型三种模型中,UU型的隔声性能最好,BB型的隔声性能最差。夹层板中多孔吸声材料能有效避免空腔驻波共振的发生,并能显著提高结构高频的隔声性能。多孔吸声材料厚度和空腔空气层厚度的增加,能有效地促进结构的隔声性能。     

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。     

用解析法研究L型加筋板的自由阻尼振动

在薄板的弯曲振动方程和加强筋的弯曲/扭转振动基础上,本文应用拉普拉斯变换技术,同时考虑了加强艋和板的材料阻尼影响,得到了L型加筋板结构自由振动的频率方特号,并讨论了加强筋数目、粘性对L型加筋板固有频率和对数衰减率的影响。     

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。     

基于板梁组合理论的正交加筋板声振特性分析

基于板梁组合理论,建立了正交加筋板声透射计算模型,并分析了正交加筋板的声振特性.将加强筋视为平板的动反力及动反力矩,引入到平板振动方程,得到了正交加筋板声振方程;利用空间谐波展开法及虚功原理,得到了正交加筋板透射损失和平均振动速度级表达式.在此基础上,首先研究了单向加筋板的隔声性能,理论结果与已有计算结果取得了很好的一致,验证了模型的有效性;并进一步研究了正交加筋的声振特性.研究表明,正交加筋板对垂直入射声波的隔声效果最好;增大加强筋惯性矩可提高其低频段透射损失;增大加强筋间距可提高正交加筋板的低频段振动响应,却降低了其低频透射损失,总体而言,增大加强筋间距可改善结构的整体隔声性能.     

基于临界刚度的复合材料筋材多变量优化设计方法

以船舶结构优化设计为背景,针对目前结构安全余量过高导致加筋板板筋刚度过匹配现状,提出板筋刚度匹配临界刚度的概念,推导了板筋刚度比关系式。以T型复合材料筋材为对象,建立优化模型,基于Isight软件平台对设计变量进行灵敏度分析,简化设计变量。采用多岛遗传算法对筋材开展多变量优化设计,结合工程实际在筋材优化结果基础上确定设计方案,并开展复合材料加筋板力学性能试验研究,验证了多变量优化设计方法的可行性。研究表明:利用提出的加筋板板筋刚度比关系式,可以指导板筋刚度匹配设计;对T型复合材料筋材进行优化设计时,提升腹板高度对优化目标影响最明显;在等刚度约束前提下,提出的T型筋材优化设计方案能够较好地实现优化目标,同时保证了较优的经济性。      

复合材料加筋板的大变形有限元分析

本文将考虑横向剪切变形的Mindlin's理论应用于复合材料加筋板的大变形分析,在Total-Lagrange坐标系下推导了八结点等参弯曲板单元和三结点等参梁单元的增量平衡方程和切线刚度矩阵,非线性问题采用增量法和Newton-Raphson迭代法相结合的方法求解.本文通过一些算例,证明了所采用单元具有良好的收敛性和足够的精度,并讨论了边界条件、纤维铺设角和加筋疏密等因素对复合材加料筋板非线性解的影响.     

阻尼板材在高架轨道箱梁结构噪声控制中的应用研究

为探讨高架桥梁结构噪声的控制措施,以京沪高铁32 m无砟轨道箱梁结构为原型,设计制作1/10的模型试验系统。通过将TD09型高性能阻尼板材分别敷设于箱梁翼缘板、腹板等位置,进行多工况的桥梁结构噪声降噪的模型试验研究。结果表明:高架轨道箱梁结构噪声峰值频段为200~1000 Hz,敷设阻尼板材在峰值频段内具有一定的降噪效果。阻尼板材对桥梁结构降噪效果与阻尼板材的敷设位置有关,其在桥梁结构噪声控制中有一定的应用价值。在峰值频率500 Hz处,翼缘板敷设阻尼板材对翼缘板下侧降噪效果最好,降噪约为1.6 dB(A);腹板敷设阻尼板对底板处的降噪效果最好,降噪可达3.8 dB(A);腹板及翼缘板同时敷设阻尼板材也对底板处的降噪效果最好,降噪可达3 dB(A)。     

住宅浮筑楼板撞击声改善量试验

弹性材料应用于浮筑隔声楼板中,对于优化改善住宅楼板的撞击声隔声性能有重要意义,其中弹性减振层和浮板质量层的优选是关键技术措施。以发泡橡胶减振垫板和聚氨酯泡沫板为对象,试验、分析了其在不同加载方式下的测试厚度、动态刚度、共振频率、阻尼比等主要性能参数。然后以钢筋混凝土住宅分隔楼板为例,分别以发泡橡胶减振垫板和聚氨酯泡沫板作为弹性减振垫层,浇筑成型不同厚度的浮筑隔声楼板结构,测试其在不同厚度、不同作用时间下的撞击声压级及其变化规律,对比分析了其对住宅楼板撞击声改善量的影响。     

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。     

基于统计能量法的单双层玻璃窗隔声量分析

根据统计能量法（SEA）的基本原理,给出相关参数、运动方程以及功率平衡方程的表达式。进而在等厚度的单、双层玻璃窗隔声模型中,采用SEA对其隔声性能进行分析。结果表明：在125 Hz～4 000 Hz频率范围内,单、双层玻璃窗模型的预报隔声量与实测数据的误差分别在3 dB和7 dB以内（临界频率除外）,边框有吸声处理的双层玻璃窗较单层玻璃窗的平均隔声量高13 dB左右;在500 Hz～4 000 Hz范围内,空气层的厚度每增加50 mm,双层玻璃的隔声量相应提高1 dB。     

加劲钢板剪力墙弹性抗剪屈曲性能研究

系统地分析了三个主要参数(板高厚比λ、肋板刚度比η和柱刚度β)对钢板剪力墙弹性屈曲性能的影响;提出了钢板剪力墙的三种弹性屈曲形式(局部屈曲、整体屈曲和相关屈曲),指出肋板刚度比η=40时(相当于I s=3.7bt3)能保证十字加劲板发生小区格板的局部屈曲或整块板的相关屈曲;指出现行高层建筑钢结构规范用于纵横加劲板局部屈曲荷载的设计表达式仅适用于η≥40的条件,而在η<40范围内,其计算结果偏于不安全;研究了交叉加劲板的弹性屈曲荷载,并与非加劲板和十字加劲板的屈曲性能进行了比较;最终给出了柱刚度对弹性屈曲荷载的修正系数,提出了交叉加劲板弹性屈曲荷载的简化计算公式。     

Buckling analysis of corrugated plates using a mesh-free Galerkin method based on the first-order shear deformation theory

This paper deals with elastic buckling analysis of stiffened and un-stiffened corrugated plates via a mesh-free Galerkin method based on the first-order shear deformation theory (FSDT). The corrugated plates are approximated by orthotropic plates of uniform thickness that have different elastic properties along the two perpendicular directions of the plates. The key to the approximation is that the equivalaent elastic properties of the orthotropic plates are derived by applying constant curvature conditions to the corrugated sheet. The stiffened corrugated plates are analyzed as stiffened orthotropic plates. The stiffeners are modelled as beams. The stiffness matrix of the stiffened corrugated plate is obtained by superimposing the strain energy of the equivalent orthotropic plate and the beams after implementing the displacement compatibility conditions between the plate and the beams. The mesh free characteristic of the proposed method guarantee that the stiffeners can be placed anywhere on the plate, and that remeshing is avoided when the stiffener positions change. A few selected examples are studied to demonstrate the accuracy and convergence of the proposed method. The results obtained for these examples, when possible, are compared with the ANSYS solutions or other available solutions in literature. Good agreement is evident for all cases. Some new results for both trapezoidally and sinusoidally corrugated plates are then reported.