基于改进高斯展开法的ABH板弯曲振动特性分析

针对声学黑洞(acoustic black hole,ABH)板存在的非均匀波长分布和波数快速变化问题,建立了一种基于改进高斯展开法(improved Gaussian expansion method,IGEM)的半解析模型来分析ABH板的弯曲振动问题。在Rayleigh-Ritz法的框架下,选择高斯函数作为基函数,根据板的厚度变化来确定不同位置下高斯基函数的尺度因子,并根据尺度因子和板的形状来确定高斯基函数的分布情况;通过尺度因子的分级化处理,既可以更加准确地描述板在不同厚度处的位移,又实现了x方向和y方向在积分过程中的分离,进而改善计算准确度和效率;此外,根据板的形状确定高斯基函数的分布情况,可以避免质量矩阵和刚度矩阵的奇异化。最后,该研究以矩形ABH板、圆形ABH板和开孔形ABH板为例,验证了该方法在计算ABH板弯曲振动时的准确性和适用性。

一种新型双振子声子晶体带隙特性研究

为获得较宽频率范围弹性波耗散性能,并有效控制减振降噪频率带宽,提出一种新型双振子声子晶体结构,研究其能带和传输特性,并利用COMSOL Multiphysics软件计算该声子晶体结构起始频率、截止频率以及相应的振动模态,分析该结构带隙形成机理,以及散射体密度和尺寸对该声子晶体带隙的影响规律。研究表明:双振子声子晶体结构带隙打开是基体中长波行波与振子的谐振相互耦合作用产生的结果。研究结果可为工业装备的噪声与振动控制提供一种新方法。

二维声学黑洞对弯曲波的能量聚集效应

声学黑洞(Acoustic Black Holes,ABH)效应是利用结构厚度以一定幂函数形式减小,致使弯曲波的相速度逐渐减小而实现能量逐渐聚集,理想情况下弯曲波波速减小为0从而无法传递到结构边缘,也就不会发生反射。声学黑洞效应使得结构产生高能量密度区域,因此能高效应用于能量回收和振动噪声控制。为了研究二维声学黑洞结构具有弯曲波能量聚集效应,运用有限元分析软件ABAQUS建立了二维声学黑洞模型,从时域上研究弯曲波在声学黑洞区域的传播过程,结合有限元数值结果与振动功率流的结果分析弯曲波能量聚集过程。最后通过激光超声实验系统对二维声学黑洞中弯曲波传播过程进行成像与分析,实验结果验证了二维声学黑洞结构对弯曲波能量的聚集效应。

二维周期性复合介质中弹性波的能带结构

用平面波展开方法，研究弹性波在二维周期性复合介质中的传播问题．由 Ｐｂ柱体嵌入 ｅｐｏｘｙ基体组成的复合介质，其弹性波带结构中，存在很大的完全带隙。研究了柱体的横截面形状、组元的体积占有率及复合介质的材料组成等因素对带结构的影响．在Ｃ柱体和ｅｐｏｘｙ基体组成的复合介质中，也观察到完全禁带的出现。但是，相反情况，由ｅｐｏｘｙ柱体和Ｐｂ或Ｃ基体组成的材料中，均无完全禁带出现。

梁结构破损诊断的振动功率流特性

从结构噪声的观点，利用振动功率流方法对梁结构破损诊断进行了研究。推导了梁单元场迁移矩阵和破损部位的点迁移矩阵，结合周期结构理论，计算了传递功率流与破损位置及其特征尺寸的关系，从而可进行有效的破损诊断．与传统的方法相比，本文方法在结构噪声领域具有较大的工程应用价值。

泄漏管道波速预测理论及其应用

基于泄漏管道声振特性的互相关检测和定位方法,根据管道声振基本理论并结合管道泄漏的实际情况,提出了泄漏管道中波速预测理论,并对不同PVC塑料管道进行了泄漏检测和定位试验。试验结果表明,波速预测理论是正确可行的,且有效提高了互相关检测法的定位精度,将漏点定位的相对误差减小到5%以下。

水中阻尼复合箱体结构的振动声辐射特性研究

基于结构有限元法和声学边界元法,建立弹性层-粘弹性层-外部声场耦合声振数值计算模型,对敷设阻尼材料的壳体结构在水中的振动声辐射性能作了系统的研究。研究结果表明:敷设粘弹性阻尼层使结构振动响应和声辐射水平明显降低, 其减振降噪的效果与阻尼层的几何尺寸、物理参数和外激励频率有关;同未敷设阻尼层的弹性结构相比,敷设粘弹性材料的方箱结构在水中的振动响应,受流体可压缩性的影响不大,同时,不同流体边界条件(自由液面和刚性壁面)的影响也相对减弱。

弱界面固体附层媒质中的类Rayleigh波

当半无限大固体媒质上有一层固体附加层时表面波是频散的。由界面的“准弹簧”模型，本文导出了有各向同性固体附加层时半无限大各向同性均匀媒质中弱界面情况下的类Ｒａｙｌｅｉｇｈ波的特征方程。文中给出了典型复合结构具有刚性联接界面、滑移联接界面和弱界面时类 Ｒａｙｌｅｉｇｈ波的色散曲线，分析了界面刚度系数对类 Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播速度的影响。数值计算的结果表明选择合适的参数可以由低频超声类Ｒａｙｌｅｉｇｈ进行涂层结构界面特性的无损评价。

板状结构中的导波相控阵损伤成像技术

基于延迟-叠加原理,提出了在金属薄板中导波相控阵的波束形成公式及其损伤成像方法。该相控阵列的波束形成及其成像算法是在频率域上进行的,考虑了超声兰姆(Lamb)波的频散效应。数值仿真研究表明:本文提出的损伤识别技术能够有效定位损伤区域。为了验证该方法的有效性,实验中搭建了压电陶瓷传感器(PZT)-激光多普勒测振仪(SLDV)混合系统,对金属铝板进行损伤检测。该系统包括用于激励超声Lamb波的PZT和获取导波波场数据的SLDV。通过提出的导波相控阵成像算法实现对铝板的损伤成像。实验结果表明:基于频率域上相位延迟的导波相控阵成像方法,与传统时间延迟方法相比,能够提高损伤成像精度,有效定位损伤存在的区域。

有限长薄壁弹性圆柱的径长耦合振动

以往在考虑薄壁圆柱的弹性振动时，大多采用所谓薄膜理论进行分析。本文则运用弹性力学的薄壳理论对薄壁弹性圆管的径长耦合振动作了详细分析，从振动方程到一般解，以及在几种不同边界条件下的特征频率方程，并结合有关参考文献的结果进行了计算。理论分析与计算结果表明，薄壳理论不仅在定性分析中能够更好地给出物理解释，而且在定量计算中也更接近实验结果。

动载荷作用下壳体的结构声强分析

结构声强矢量图直观地给出了壳体表面各点能量传输的分布特性。首先推导了壳体局部坐标下的结构声强计算公式,应用坐标转换得到了结构声强的全局坐标表达式,用有限元计算了筒体和板壳组合结构的结构声强,并绘制出了矢量图。结果表明用有限元法对各种壳体的结构声强进行分析是十分有效的。

平面波在横向各向同性均匀介质中的传播

导出均匀各向异性介质当中具有横向各向同性性质的一类介质中平面波的严格解，给出了慢度曲面的三维分布图形，研究了属于这类介质的单向纤维增强复合材料中声波的传播规律。平面波的特征用慢度矢量、波矢量、偏振矢量和群速度等物理量来刻画．由于引入了描述介质各向异性特性的方向矢量，各物理量最终以与座标系无关的形式来表达，因而具有普遍的适用性。

载流双层壳的声振特性研究

本文对内外壳间具有轴向均匀流的无限长同轴圆柱体弹性薄壳（以下简称双层壳）的声振特性进行了研究。采用壳体与流体充分耦合模型，分析了钢壳－水流以及铝壳－气流两个壳－流耦合系统以呼吸模态（ｎ＝０）和梁模态（ｎ＝１）振动时的频散特性，并讨论了流动对这两个系统的频散曲线的影响。

声表面波在压电晶体表面上的聚焦特性

研究了压电晶体表面上圆弧形叉指换能器产生的声表面波的聚焦现象。用作者提出的压电晶体表面激发的严格矢量场理论来计算会聚的表面波声场,取代了比较流行的源于光学的标量角谱理论。理论分析表明介质的各向异性对声束的会聚特性有很大的影响,如焦长和焦点附近声场的对称性。在实验中可以用光学暗场法来观察声表面波场的会聚。尽管各向异性介质或各向异性压电晶体上表面波声场的会聚都非常复杂,实验的结果和理论分析比较一致。

落锤撞击作用下地表面振动问题的初步分析

本文对落锤撞击作用下的地表振动作了初步分析，包括撞击力的估算和地表位移的计算等。所得结果与实验测量结果比较接近。

WB法在声固耦合分析中的应用

描叙了耦合振动声系统建模技术的基本概念.根据WB法的基本原理,将结构位移和声压展开成波函数和特解函数的叠加.应用加权余量法将结构和声学边界条件以及结构与声耦合界面上的连续性条件转换成近似积分,推导出一组由代数方程表示的耦合模型.求解方程的未知系数,再代入展开式得到耦合结构与声系统的响应预报.通过分析二维的算例表明这种预报技术计算量小而精度高,因此可应用到中频的分析.

合瓦形变音钟拍频现象的实验研究

描述了古代合瓦形变音钟(复制品)的"拍频"声学特征,阐述了其发声的理论原理.通过实验,比较和分析了在钟上不同的位置点以及在不同的温度下敲击后所产生"拍频"现象,并从频谱分析上解析了其中的成因.

扭转波物理性质的讨论

由实心圆杆的扭转波的控制方程展开讨论,在假定横截面保持平面且运动是绕其轴的转动的条件下导出转角的波动方程。通过与杆的纵振动波动方程与弦振动的一维波动方程中各个量的物理意义进行比较分析,得出扭转波是纵波的结论。并从纵波和横波的物理和数学性质方面加以比较,验证所得结论。

固体中的声波

本文阐述了声波在固体中的传播特性、评论了声学在固体性质研究中的重要性、涉及的内容包括弹性各向异性、非线性效应,声电效应,玻璃和超导体中的声速和声衰减,相变中的软模、高阶弹性模量和状态方程等。

纯方位系统TMA非线性最小二乘法——工程数学模型与算法

在纯方位系统目标运动分析(TMA)众多方法中,非线性最小二乘法是较为实用的一种,由于其理论模型与选配的常规算法,在工程实施中仍嫌繁琐,因此,给出了线性化的最小二乘法,建立了工程数学模型与算法,并深入地研究了它的初值选取问题。最后,得出了非线性最小二乘法应用于纯方位系统TMA 问题的研究结论。