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。     

局域共振子对手性覆盖层振动和声辐射抑制的影响

为增强某些频率区域内覆盖层对加筋板的声辐射抑制作用,在手性结构覆盖层的圆环内填充软橡胶层包覆的金属核心局域共振子。本文基于有限元方法及Rayleigh积分公式,建立了敷设手性覆盖层加筋板简化梁模型,分析了手性覆盖层的振动抑制特性及局域共振子对手性覆盖层振动的影响。结果表明:手性结构的变形模式和局域共振子与手性结构之间的耦合作用对覆盖层的禁带频率带宽和振动衰减起到关键的作用;手性结构覆盖层对加筋板声辐射抑制作用主要来自于覆盖层的振动衰减能力,声辐射效率的变化对声辐射的影响较小。     

几种几何形状的筋对薄板振动和声辐射特性影响的研究

加筋板的研究由来已久,板上加筋(单向),并且使筋通过激励点,可以有效地提高板的固有频率,从而有效地降低板的声辐射.由于筋的几何形状种类繁多,究竟那一种几何形状的筋抗振、降噪和弯曲直力等综合指标最好是工程技术人员所关心的问题.以一薄板加不同截面形式的筋为研究对象,应用统计能量分析方法进行振动噪声计算分析,通过对薄板的表面速度振动级和垂直薄板上方1m处的声压级的预测,得出槽形筋在综合指标下较好,希望给工程实践提供一点有益的帮助.     

结构在浅水中的振动和声辐射特性研究

建立了浅水域声学边界元方程和相应的有限元／边界元流固耦合振动方程，探讨了水深对结构振动固有频率、振动响应和声辐射的影响。研究结果表明：水深变化对结构固有频率有影响，随着水深减小，结构固有频率降低，特别是当水深与结构浸深接近时，各阶固有频率大大降低，且振型顺序也可能发生变化；水深变化对结构振动响应和声辐射均有影响，其中对声辐射特性的影响较为复杂，即使水深超过结构浸深的10倍，水深变化也会影响到结构的声辐射功率级。     

加筋圆柱壳声辐射特性研究及声学优化设计

为研究全频段加筋圆柱壳声辐射特性,基于VA-ONE建立FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法低中高全频段的计算模型,并进行加筋圆柱壳辐射声功率的计算,从结构固有模态角度研究了各阶模态的声辐射效率。结果表明,加筋能够减小圆柱壳结构的总体辐射声功率,尤其可以减小低频段的辐射声功率;在中低频区,各阶模态的模态辐射效率具有较大差异,在中高频区,则相差不大。进一步研究了激励位置、壳厚、材质及辐射介质对加筋圆柱壳声辐射特性的影响。为减小加筋圆柱壳对外场点的辐射声功率,基于NCT模块及Design Optimization模块进行声学优化设计,结果表明,将GA算法与SQP算法或MMA算法组合使用不仅可以减少运算时间,而且可以获得较好的优化方案。     

弹性边界条件下弹性基础加筋板声辐射特性研究

本文以弹性边界条件下弹性基础加筋板为例，将弹性基础刚度，边界刚度计入总体刚度矩阵，建立了加筋板声辐射计算模型。讨论了弹性基础刚度，弹性基础作用范围，局部弹性基础位置，边界旋转刚度，边界支持刚度等对加筋板辐射声功率的影响，得到一些有意义的结论，为实际结构的声学性能计算提供参考。     

弹性边界条件下弹性基础加筋板声辐射特性研究

本文以弹性边界条件下弹性基础加筋板为例,将弹性基础刚度,边界刚度计入总体刚度矩阵,建立了加筋板声辐射计算模型。讨论了弹性基础刚度,弹性基础作用范围,局部弹性基础位置,边界旋转刚度,边界支持刚度等对加筋板辐射声功率的影响,得到一些有意义的结论,为实际结构的声学性能计算提供参考。     

一种手性声学覆盖层的水下抑声性能实验研究

在水池中进行敷设手性声学覆盖层的加筋板结构水下声辐射实验,对手性结构覆盖层的声辐射抑制特性进行测试和分析。将试验结果与实心橡胶进行对比,并对手性声学覆盖层的抑声机理进行分析,提出在手性声学覆盖层的核中填充EPS泡沫和在表面敷设铝板两种方法可以增加阻尼、抑制覆盖层声辐射面的振动。结果表明,EPS泡沫可增强手性多孔覆盖层的阻尼效应,改善手性多孔覆盖层的低频声辐射性能。     

任意边界梁的声辐射模态伴随系数测量

声辐射模态伴随系数的获取是基于声辐射模态理论进行ASAC控制中的重要环节。该文在声辐射模态理论及一维分布式压电传感器方程基础上，以Fourier级数展开的方法，给出了梁结构PVDF传感器形状与边界条件无关的设计方法。由此得到的传感器可以用于任意边界条件与任意速度分布，拓宽了其应用范围。并以简支梁、固定梁和悬臂梁为例，测量得到了各自的第一、二阶声辐射模态伴随系数。并对实验数据进行了分析比较。     

敷设空腔覆盖层水下复杂目标的声散射特性研究

研究敷设空腔覆盖层水下复杂目标的声散射特性具有重要的意义。首先通过建模软件构建目标模型，然后利用分层近似法，结合多层介质的传递矩阵方法，将含有变截面空腔的吸声覆盖层分为多个可视为圆柱空腔结构的薄层，进而实现复合结构的声反射系数的求解，最后利用基于戈登(Gordon)积分的板块元方法对目标强度进行预报，并针对复杂目标提出基于光线投射的可见面元判别方法。在此基础上，以BeTSSi Ⅱ标准模型为例，研究敷设空腔覆盖层的水下复杂目标的声散射方位特性和频率特性。结果表明：文中提出的基于光线投射的可见面元判别方法可以快速有效地提供板块元方法所需的可见面元；板块元方法对BeTSSi Ⅱ标准模型的预报结果可以很好地反映其目标强度的特征及其变化规律；模型敷设空腔覆盖层可以有效降低目标强度，与敷设等厚均匀覆盖层时相比，复合结构声反射系数曲线的第一谷值频率降低，在频率较低时敷设空腔覆盖层的吸声效果更好，可以进一步减小目标强度。该研究有助于实际工程中实现对水下平台散射特性的快速预报。     

水下结构去耦覆盖层的动力吸振器效应研究

去耦覆盖层的低频减振降噪是水下结构声辐射的一个难点问题。采用模态分解法和粘弹性阻尼流体传递矩阵模型,建立了敷设去耦覆盖层的四端简支撑矩形板水下振动和声辐射模型。分析了去耦覆盖层的减振降噪特性,研究了去耦覆盖层的物理参数(如杨氏模量、损耗因子、密度等)对板的均方振速和辐射声功率的影响规律。研究结果表明:对于板的单个振动模态,板-去耦覆盖层-流体系统可看作是一个两自由度系统,它具有两个共振频率和一个反共振频率,去耦覆盖层会引入类似动力吸振器的效应;针对具体结构,通过合理调整去耦覆盖层的参数,能够充分利用动力吸振器效应,有效降低水下结构低频振动与声辐射。     

复合材料多层圆柱壳振动和声辐射问题研究进展

鉴于复合材料优良的力学和声学性能,将其用于潜艇结构已成为未来的发展趋势和研究重点。而圆柱壳作为潜艇的主体结构形式,针对复合材料多层圆柱壳的振动和声辐射问题的研究已广泛开展。在满足水下承载能力的前提下,复合材料耐压圆柱壳趋于中厚壳,甚至厚壳,沿壳体厚度方向的横向剪切变形、压缩变形、截面翘曲变形不可忽略,这些因素直接决定了横向振动位移场描述的准确度,会进一步影响壳体周围声辐射场预报的准确性。现有的壳体理论主要有经典壳体理论、一阶剪切变形理论、高阶剪切变形理论、分层理论、锯齿理论和三维弹性理论等,这些理论发展比较成熟,但大多研究仍局限于正交各向异性薄壳结构的振动问题,涉及各向异性材料厚壳结构的声辐射研究较少,且目前对于这些壳体理论在复合材料圆柱壳的振动和声辐射问题的适用性方面缺乏系统的总结和研究。本文首先从复合材料的刚度特性出发说明其振动和声辐射问题求解的复杂性,然后从横向振动位移场的角度综述了这些理论的发展过程、研究现状以及各自的特点,最后给出了这些理论的适用范围和使用建议,并提出了有待进一步研究的问题,以期为复合材料多层圆柱壳结构的设计和振声性能分析提供参考。     

条形阻尼敷设方式对薄板声辐射特性影响的讨论

薄板敷设条形阻尼结构抑制结构振动已有一定的研究基础,其中包括阻尼材料、阻尼的结构尺寸以及基于声子晶体理论的周期条形阻尼结构等对抑制结构振动的作用。但是,目前针对周期性阻尼结构的研究多数集中在多周期平行条形阻尼结构,而对于条形阻尼左右交替偏斜的敷设方式,尚未有明确的提出与运用。本文针对条形阻尼的交替偏斜敷设方式抑制薄板声辐射特性进行了相关研究,证明了与传统条形阻尼平行敷设方式相比,条形阻尼交替偏斜敷设方式能更好地降低薄板声辐射,且其结构中相邻条形阻尼结构存在最优的敷设夹角。     

具有浮筏的有限圆柱壳体的尺度对其振动和声辐射的影响

摘 要：本文研究了安装浮筏系统的有限圆柱壳体的振动和声辐射特性,建立由机器-浮筏-艇体组成的一个复杂动力系统的有限元/边界元模型,并采用该模型对三种方案,即一个舱段、三个舱段、全艇进行水下噪声级预报;讨论了三种不同方案对壳体表面振速和水下辐射噪声级的影响规律,结果表明在潜艇舱段首阶弯曲振动的共振频率以下,用一个舱段模拟整艇的动态特性是不合适的;在高于此频率,采用舱段模型来预报整艇的表面振速是可以接受的。     

敷设声学材料的声呐平台结构振动声辐射计算分析

采用有限元/边界元方法对声呐平台结构振动声辐射进行了理论研究。首先根据声学材料不同的减振降噪机理对其进行了合理的等效处理和简化建模,然后计算了声呐平台敷设不同阻尼和吸声特性声学材料的振动与声辐射特性。研究表明:声学材料的阻尼性能可以通过复合损耗因子等效,吸声性能可以通过设置边界特性阻抗来近似实现;声呐平台结构敷设阻尼和吸声材料有利于减小平台振动和降低自噪声;声学材料的吸声系数越大越有利于降低声呐平台自噪声,这对声呐平台自噪声预报和控制提供了重要的理论指导和参考价值。     

基于SYSNOISE的建筑模板耦合振动及声辐射特性研究

基于有限元和边界元理论的结合，利用大型有限元分析软件ANSYS和声振分析软件SYSNOISE，建立了重流体介质与半封闭结构的耦合振动声辐射模态分析模型，并采用结构有限元和流体有限元相结合，以建筑圆柱钢模板的振动声辐射为例进行模态分析、振动响应以及声辐射特性分析，得到了在流体加载下模板的耦合模态振型、结构的节点位移、结构能量等等。还利用CAE软件结果的可移植性，考虑了半封闭加筋圆柱结构内外分布不同介质时，实现了双边耦合振动声辐射分析求解。这一求解方法的实现对今后该类振动声辐射分析提供了重要的参考。     

基座阻抗均匀化对加筋柱壳水下辐射噪声的影响

以加筋柱壳及典型基座结构为对象,分析了基座阻抗均匀化对加筋柱壳水下辐射噪声的影响。基于有限元法通过改变基座结构特征参数,研究加筋柱壳水下辐射噪声特性及基座结构阻抗特性,利用数值计算法分析基座结构机械阻抗对加筋柱壳水下辐射噪声的影响规律,在此基础上,进一步研究基座阻抗均匀化对加筋柱壳水下辐射噪声的影响。研究表明,相比于机械阻抗对加筋柱壳水下辐射噪声的影响,基座阻抗均匀化对其影响较小,但随着基座阻抗均匀程度的提高,加筋柱壳水下辐射噪声在减小。     

子波分析在声辐射和声散射中的应用

文章提出将子波分析用于求解声学中的边界积分方程,能提高现有边界元方法解决工程问题的能力。在子波分析于声辐射和声散射的应用研究中,提出了把积分核函数用级数展开,建立频率响应函数计算的频率迭代技术,大大提高了频率响应函数的计算效率。讨论了子波分析在声学工程数值计算中的研究前景。     

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。     

不同边界条件下截顶正交各向异性圆锥壳的振动和声辐射研究

采用波传播法和Galerkin法,研究了两端简支和固支边界条件对截顶正交各向异性圆锥壳的固有频率和声辐射的影响,通过与现有文献及数值仿真结果相比较,验证了理论分析的正确性。结果表明,简支和固支边界对正交各向异性圆锥壳固有频率的影响与圆锥壳半顶角的大小和母线与环向方向的弹性模量比的大小相关。当正交各向异性圆锥壳的半顶角较大时,对与不同的弹性模量比,固支圆锥壳的固有频率都大于简支圆锥壳的固有频率;而对于小半顶角的正交各向异性圆锥壳,当弹性模量比较小时,简支圆锥壳在大周向波数处的固有频率略大于固支圆锥壳的固有频率。随着圆锥壳半顶角的增大,两种边界对正交各向异性圆锥壳的声压级的影响也逐渐增大。