低频抑振器用于抑制水下薄板振动和声辐射的研究

为研究低频抑振器对流体中板结构的减振降噪性能,建立了考虑流固耦合的水下板结构声振仿真模型。通过对比有限元结果与理论解,验证了所采用的有限元仿真方法的可行性。分析了低频抑振器的材料和结构参数对简支板振动声辐射的影响,结果表明:低频抑振器有较宽的抑振频段,具有抑制结构中弯曲波传播的特性;黏弹性材料对低频抑振器减振降噪性能有重要作用,损耗因子增大对低频抑振器效果有利;增大杨氏模量会使结构在高频的振动和声辐射峰值降低,但并非杨氏模量越大整体效果越优;增加质量和低频抑振器高度有利于改善低频抑振器低频时的性能;改变空腔直径会同时改变低频抑振器的质量、刚度和阻尼,选择空腔直径要综合考虑这些参数变化带来的影响。

基于耳蜗基底膜仿生的低频宽带抑振超结构设计研究

随着工业技术的不断发展,如何有效地控制振动成为工程上的一个重要问题。传统的隔振材料对低频振动的阻隔能力较弱,一些抑振措施如施加吸振器只在其固有频率附近很窄的频率范围内才有效果。而耳蜗可以感受到的声音频率范围很宽(20 Hz~20000 Hz),其识别不同声音的主要结构为耳蜗基底膜,其为螺旋状薄膜结构,具有“底端窄且厚,顶端宽且薄”的结构特征,并由此形成对入射声波/弹性波的宽频响应机制而耗散能量,为宽频抑振提供了新的思路。通过对耳蜗基底膜的建模仿真,表明其低阶模态振幅最大处发生在基底膜顶端,而随着模态频率的增加,会逐渐往基底膜底端偏移。当基底膜某段被截取时,此段上的模态分布规律相对基底膜整体结构模态分布具有自相似性。为推向工程应用,使用常用材料铝制成具有耳蜗基底膜结构特征的铝基底板仿生结构,其动态特性与耳蜗基底膜一致,但模态频率大幅度提高。进一步,通过适当降低约束刚度,在保证铝基底板模态分布规律的前提下,可使其频率下降至工程可用范围。同时,铝基底板各阶模态频率间隔有规律可循。据此,将多条铝基底板截断组合,使其频抑带隙对接后形成宽带抑振结构,适用于工程上的减振范围要求。

含机构位移模式的超材料低频宽带波动控制

基于谐振微结构的超材料普遍存在有效工作带宽狭窄和工作频率位置受谐振子质量控制的问题,严重制约了弹性波超材料的应用推广.本文通过将机构位移模式引入超材料中,设计了由圆盘连杆机构组成的机构超材料,研究了其零频负刚度和双各向异性.通过同时引入机构位移模式和内部阻尼,在不增加整体质量的前提下,实现了局域谐振超材料的低频宽带振动控制.本文的研究探索了机构超材料中局部机构位移与整体超低频波动强耦合的机理,为工程结构的宽低频波动与振动控制提供了理论基础与设计指导.