多孔纤维材料对飞机壁板结构隔声性能的影响分析

多孔纤维材料被大面积铺设于飞机舱段壁板,是飞机舱体结构保温和降噪的常用材料。为了快速预计飞机壁板铺设多孔纤维材料后的隔声特性,以理想声阻抗管条件下的均匀板隔声测试结果为依据,基于Johnson-Champoux-Allard多孔材料等效流体模型,建立包含多孔纤维材料层的均匀板结构的三维有限元计算模型,用以探究所铺设多孔纤维材料层的厚度、与板结构的安装距离以及压缩量等参数对均匀板隔声量的影响机理。进而在混响室-全消声室条件下,采用声强法测试有限尺寸的飞机壁板模型的隔声量,验证了基于声阻抗管获得的多孔纤维材料参数对背板隔声量的影响可以用于快速预估飞机壁板铺设多孔纤维材料后的隔声特性,并阐述声阻抗管小样结果与飞机壁板大样结果之间的关系。     

传递矩阵法分析复合材料层合板的传声损失

为了得到不同频率下正交各向异性复合材料层合板的传声损失,基于传递矩阵的方法,推导出层合板的传声损失计算公式。通过建立复合材料层合板的传声计算模型,研究了层合板铺设角度、板厚度和板密度等结构参数对层合板的传声损失影响。计算结果表明：复合材料的密度与传声损失之间没有明显的线性关系,而是随着频率的增加而上升;层合板的总厚度越大,传声损失也越大,而且各层之间厚度不同,也会引起传声损失的较大改变;层合板铺层角度越大,传声损失也越大。采用传递矩阵法能充分考虑复合材料层合板的铺设方式和铺层角度等因素的影响,利用层合板层间的速度和应力连续边界条件,准确的反应复合材料层合板隔声性能。     

阻尼复合板的结构参数配置与传声损失

本文根据无限大弹性体和粘弹性体的波传递理论，给出了适合于任意层弹性－粘弹性阻尼复合板传声损失计算的传递矩阵法；应用传递矩阵法对不同结构特征的阻尼复合板传声损失（ＴＬ）进行了变参数数值计算，系统地分析了分层材料的参数配置对隔声吻合频率及吻合频率处传声损失的影响规律，得到了与阻尼复合板隔声设计有关的重要结论．     

蜂窝空腔板的隔声性能分析

基于驻波管中三传声器测量传声损失的方法,建立了计算蜂窝空腔板传声损失的有限元分析模型。通过对比3D打印的蜂窝空腔板的驻波管实验的实测结果与有限元分析模型的数值结果,验证了该模型总体上是可靠的。利用有限元分析模型分析了蜂窝空腔板的传声特性,讨论了空腔单元的中心间距、空腔单元壁厚、板总厚度、损耗因子以及杨氏弹性模量对蜂窝空腔板传声特性的影响,指出空腔单元壁厚、板总厚度和杨氏弹性模量对其传声损失有较大的影响,为此类结构的工程设计与优化提供了参考。     

复合阻尼钢板的隔声特性与应用

阻尼钢板具有优异的隔声性能。主要在声透射损失的实测与理论计算中表现出以下特性：·它能抑制高频的吻合效应与低频共振。·它能使吻合频率向高频方向移动，越出乎常机械噪声的适用范围。·多层阻尼钢板的传声损失可更为减少。一、复合阻尼钢板的隔声特性1．抑制高频的吻合效应普通钢板具有较高的隔声性能，它符合质量定律。但有一个重要问题，在高频段会出现吻合效应。在某些情况下起不了隔声作用，反而放大了。阻尼钢板也符合质量定律。其特点可大大抑制吻合效应，使隔声性能大为提高。这是由于阻尼钢板是两层复合而成。单位面积质量大…     

低温环境下复合材料飞机壁板结构隔声特性研究

环境温度变化影响复合材料壁板的隔声性能,关系到飞机舱内噪声水平,是一个亟待研究的问题。文章开展常温和低温状态下的隔声建模方法研究,然后搭建常温和低温环境下的复合材料壁板结构隔声性能测试系统,实测结果和数值计算结果基本一致。最后通过大量隔声试验,获得复合材料壁板低温环境下的隔声性能特点,进一步分析温度从-40℃~40℃变化时复合材料壁板在50～10 000 Hz 1/3倍频程的隔声规律。试验结果表明,在中心频率为50~500 Hz时,复合材料壁板在低温环境下的隔声性能总体好于常温下的隔声性能,且温度对壁板隔声量的影响较大。     

基于二维等效FE-SEA混合方法的复合材料层合板传声损失分析

为研究湍流脉动噪声激励下复合材料层合板的传声特性,首先基于一般层合板理论将复合材料层合板等效为单层各向异性板,进而采用FE-SEA混合方法研究其传声损失。同时开展复合材料层合板传声损失试验,并将FE-SEA结果和统计能量法(SEA)结果以及实验值进行对比分析。研究结果表明:FE-SEA结果和实验值整体上分布趋势一致,而且误差也相对较小,其中3 000 Hz～10 000 Hz误差在2 dB以内,但由于刚度等效导致2 000 Hz附近结果误差相对较大。相较于SEA方法, FE-SEA混合方法综合考虑了复合材料层合板边界条件和详细得几何特征,不仅可以准确地计算复合材料层合板的固有特性,而且使得传声损失结果在全频带内与试验值吻合得更好。因此建立的二维等效FE-SEA混合模型可以准确预示复合材料层合板在湍流脉动噪声激励下的传声损失。     

区分空气传声和结构传声的研究

降低飞机舱内的噪声首先要弄清引起舱内噪声的主要来源,以便采取合理有效的降噪措施。进入飞机舱内的噪声一般可分成两大类:空气声激励和机械激励下舱壁的声辐射。前者对舱内声场的贡献称为空气传声,后者称为结构传声。本文根据飞机壁板在机械激励和声场激励时,声辐射系数的差异,借助声强方法推导出两种不同激励下壁板辐射声功率的区分公式,并利用这些公式分别对均匀平板和加肋板进行了区分空气传声和结构传声的实验,计算区分结果和实验结果吻合较好。     

国产阻尼材料在飞机壁板上应用的试验研究

为了探索降低飞机座舱低频噪声的途径,促进国产阻尼材料的研制,我们在飞机壁板结构上,应用阻尼材料进行了隔声试验。     

高分子交替多层结构的隔声特性仿真

使用有限元仿真方法对高分子交替多层结构的隔声特性进行了研究,构建了阻抗管测试的平面波声场和高分子多层复合材料模型,使用LMS Virtual. Lab进行了声振耦合计算,得到的隔声量曲线与实验测试结果规律一致。针对聚丙烯(PP)与乙烯-辛烯共聚物(POE)的交替层状样品,探究了在100～5000 Hz的计算范围内,层数、层厚比及两组分材料参数对整体隔声性能规律的影响,结果显示16层结构的隔声性能更优。同时,计算了板与多孔材料交替结构的隔声性能,结果表明,在给定的条件下4层结构有更高的隔声量。     

汽车镁质复合仪表板传声损失的实验及仿真研究

复合板可以有效地提高结构的隔声性能,因此镁合金复合结构已成功应用于汽车仪表板。以Biot-Allard模型为基础,建立敷设吸声材料的复合结构仪表板模型,利用结构-声耦合法,计算仪表板的传声损失。通过与实验结果比较,采用结构-声耦合法预测结构的隔声性能是可行的。结果表明,低频范围内的隔声性能对仪表板的边界约束情况十分敏感,可通过提高仪表板边界的连接刚度来提高其传声损失。中高频范围内,敷设多孔吸声材料可以提高仪表板的隔声性能。但厚度增加并不能无限制的提高其传声损失,还要考虑成本与低频"隔声恶化"的问题。因此,需合理选取吸声材料的厚度,使得仪表板在关心的频带内声学性能达到最优。     

单层隔声窗传声损失的分析

利用有限元和边界元方法建立了单层隔声窗传声损失(TransmissionLoss)的分析模型,在此基础上分析了不同厚度玻璃的隔声性能。研究表明隔声窗在低频附近传声损失曲线显示振荡的特性,在中频附近则显示平稳的增长趋势,玻璃厚度的增加同样会增加隔声窗的隔声性能。     

四边固支局域共振型板的低频隔声特性研究

薄板结构在低频段的隔声量通常难以满足工程实际中的隔声要求。针对有限大的矩形局域共振型板,建立了其在四边固支边界条件下的声波激励动态响应力学模型,利用模态叠加法推导了结构的传声损失计算公式。将解析结果和有限元结果进行了对比,验证了所提方法的有效性。所提出的计算方法相对于有限元数值方法具有更高的计算效率,能在较宽的频率范围内给出精确的结果,且便于分析结构传声的物理机制和结构参数对传声性能的影响。最后分析了局域振子的间距、附加质量比、阻尼对局域共振型板的传声性能的影响。研究结果表明:通过对局域振子的间距、附加质量比、阻尼的有效调节,可以实现良好的低频隔声性能。     

阻尼覆盖面积对船舶约束阻尼板振动特性影响分析

舰艇机械设备振动是舰艇主要振动噪声源之一,利用阻尼板敷设机械设备进行隔振是艇体内部减振降噪主要措施,在某型舰艇约束阻尼板胎架进行模态和阻尼特性进行计算和测试的基础上,研究阻尼板敷盖面积变化对胎架模型振动特性影响,得到不同阻尼板覆盖面积对其振动特性的影响规律.通过数值仿真和试验结果的对比,发现约束阻尼板胎架仿真模型振动特...     

多孔材料声学参数辨识及其在双层板结构声学设计中的应用

基于Biot理论,采用JCA(Johnson-Champoux-Allard)模型,依据多孔材料声学参数辨识技术,对玻璃纤维材料棉（玻璃棉）进行声学参数识别。将辨识结果引入双层板结构传声损失预计中,提出一种改进的FE-SEA(Hybrid Finite Element-Statistic Energy Analysis)建模思路。对双层板结构进行隔声测试,并将FE-SEA预计结果与试验结果和SEA(Statistic Energy Analysis)结果分别进行对比分析。研究结果表明：基于声学参数辨识技术进行玻璃纤维材料棉声学参数识别是可行,可有效减少试验项目与次数;将识别参数引入改进的FE-SEA模型中进行双层板隔声预计,所得结果与试验结果吻合良好。因此,可选用声学参数辨识技术对多孔材料声学参数进行识别,并作为数值计算的输入参数,进行含多孔材料结构的声学设计。     

复合材料层合板的铺层几何对结构声传输的影响

采用基于复合材料一阶剪切理论－Mindilin理论的板单元和基于Rayleigh表面分方程的边界元,对嵌在无限障板上的复合材料层合板在低频简谐平面声波斜入射情况下,建立了考虑流体结构耦合的传声计算模型,并利用该模型计算研究了对称角铺设、反对称角铺设和正交铺设等不同铺设方式对层合板传声损失的影响以及在板侧流体介质分别为空气和水时层合板的传声特性,指出层合板的铺层几何对其传声损失有较大影响,应在设计中引起注意。     

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。      

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。     

考虑微穿孔管消声器结构参数的共振频率预估模型

引入微穿孔板声阻抗理论模型,通过微穿孔管消声器传声损失测试验证基于该模型的传声损失数值计算方法的正确性。利用数值方法计算微穿孔管消声器传声损失获得共振频率。单因素法分析穿孔段长度、穿孔率、穿孔直径和空气腔厚度等结构参数变化对共振频率影响发现,穿孔段长度及空气腔厚度对共振频率影响显著。利用均匀设计结合回归分析法所得共振频率预估模型,能直接反映微穿孔管消声器共振频率与结构参数之关系,对微穿孔管消声器优化设计具有指导意义。     

附加共振吸声器的飞机壁板隔声理论及实验研究

本文在小体积低频共振吸声器研究理论的基础上,研究了用附加共振器改善飞机壁板低频传声损失(隔声量)的方法。建立了计算双壁板结构隔声量的数学模型,推导了附加共振吸声器后壁板传声损失的计算公式,阐明了共振吸声器对提高壁板隔声量的物理原理。实验测量了实际(Y—7)飞机壁板的隔声量,在80Hz 和160Hz 的1/3倍频程中心频率上,壁板加共振器后,隔声量提高了4dB 和6.5dB,理论计算结果与实验结果一致性很好。