工程塑料加筋双层板的隔声性能分析

为探究工程塑料加筋板与声学介质的不同耦合方式对隔声量的影响,在Virtual Lab中建立四种耦合方式的塑料加筋双层板模型,计算得到不同工程塑料和流体声学介质的隔声频率特性曲线。结果表明工程塑料中增加双层板面板及筋板层厚度,可以使阻尼控制区向低频移动;筋板与声学介质的不同耦合方式,在结构特性阻抗与流体介质的声学特性阻抗比较接近时,耦合方式的不同会对工程塑料双层板隔声量引起较大差异。充分考虑流体域介质和板层介质的特性阻抗匹配关系,在工程预测加筋双层板隔声量时能起到一定的参考作用。

单向加筋双层板隔声性能的有限元分析

为考察筋板声学透明假设理论对于加筋双层板隔声计算的适用性,对典型波纹芯体加筋双层板在简谐平面声波正入射和斜入射激励下的声透射损失(STL)进行有限元分析。分别建立筋板声学透明声腔和结构-声学全耦合加筋双层板的有限元模型,计算得到结构具有不同芯体构型和腔内声学介质时的STL曲线。结果表明,筋板"声学透明"假设模型带给加筋双层板STL计算误差取决于筋板结构阻抗和筋板间腔内介质声阻抗相对大小。因此,加筋双层板结构STL的准确预测需考虑筋板与腔内介质间与的结构-声学耦合作用。

基于谱元法的加筋双层板声透射分析

首先应用谱元法(SEM)建立简支加筋双层板结构在简谐平面声波激励下的振动响应分析模型,将所得结果与有限元法(FEM)计算结果对比,表明谱元法(SEM)在求解该类问题时具有精度高和求解速度快的优点。然后应用Rayleigh积分求解加筋双层板结构路径传声的透射声功率。在筋板截面面积不变的约束条件下,研究筋板倾角与面板间距在声波正入射情况下对透射侧面板辐射声功率的影响。结果表明:筋板倾角越大,加筋双层板的透射声功率越小;在倾角小于22o的情况下,隔声性能随着面板间距的减小而提高。分析结果对加筋双层板的结构设计与隔声优化具有一定的指导意义。

单向加筋双层板全频段的隔声特性

针对单向加筋双层板全频段的声透射问题,采用全耦合模型形成流体声传输和结构声传输两个独立的路径,分别对其声透射系数进行理论计算,进而得出研究结构总隔声量的理论计算公式;基于VA One分析软件,对指定研究结构全频段的隔声特性进行研究,根据各子系统分析带宽内的模态数将全频段划分为低、中、高频,分别采用FE、FE-SEA和SEA方法完成隔声量的求解计算,理论计算和实验测量结果变化趋势相一致,有关结论与分析方法对大型复杂模型的隔声特性研究具有一定工程意义。

正交加筋双层板的挠曲微分方程

从工程问题中抽象出一类正交加筋双层板的力学模型,并应用δ-函数来描述其筋的非连续性,建立了其挠曲微分方程。

填充芯材的双层加筋板振动特性研究

为了研究填充芯材对双层加筋板振动特性的影响,设计制作一个填充聚氨酯芯材的双层加筋板模型,同时制作一个未填充芯材的双层加筋板作为对照。对2个模型进行振动试验,研究填充芯材对该结构振动特性的影响,并与有限元仿真结果进行对比分析。结果表明:两类加筋板前4阶固有频率和均方振速曲线与有限元仿真结果一致性较高,说明了有限元方法的准确性。填充芯材之后,结构固有频率有一定程度上的降低,对应模态振型未发生明显变化。从减振效果来看,填充芯材之后,均方振速总级大幅下降,说明该复合材料结构具有良好的减振效果。在验证有限元方法的准确性后,还通过仿真手段研究了填充芯材对该结构振动特性影响的主要因素。

声学黑洞原理的双层加筋板⁃腔系统降噪研究

双层加筋板在现代交通运输工具中被广泛应用,这类结构的声振抑制问题一直是难点。声学黑洞(ABH:Acoustic BlackHole)作为一种新型的波操纵技术,为结构振动噪声控制提供了新思路。提出将ABH应用于双层加筋板中,开发有良好机械特性,特别是能实现减振降噪的结构。设计含有ABH的双层加筋板⁃腔系统,搭建实验平台并在点载荷激励下进行效果测试。结果表明截止频率以上腔体的宽频噪声可降低1.5~8 dB。基于有限元方法建立耦合数值模型,多角度量化了系统的动力学特性,分析揭示了ABH在腔室降噪中具有增加系统阻尼和降低内壁板和声腔的耦合强度的双重物理机制。针对降噪效果欠佳的低频段,提供优化设计方案,拓宽有效频率,实现了全频带的控制。进一步验证了复杂载荷作用下ABH双层加筋板⁃腔声振系统的减噪普适性。

双层加筋板水下声振耦合特性研究

文章以双层加筋板为对象,分别采用传统的结构有限元耦合声学边界元(FEM/BEM)方法和结构有限元/声学自动匹配层(FEM/AML)直接声振耦合计算方法,计算了结构水下辐射噪声,并对两种方法进行对比分析,验证了FEM/AML直接声振耦合算法的准确性及高效性。在此基础上,采用FEM/AML直接声振耦合计算方法研究了双层加筋板结构单面触水的声振耦合特性,分析了载荷位置、载荷的性质,双层板的板厚、筋板的厚度以及布置方式等结构参数对辐射噪声的影响。

水下接触爆炸作用下双层加筋板架结构的损伤特征

随着水下兵器制导技术的进步,水下近场爆炸乃至水下接触爆炸对舰船生命力构成的威胁受到关注。针对舰船舷侧、底部通常采用的双层结构,设计一套用于水箱试验的缩尺双层加筋板架结构,进行一组不同爆距下的水下接触爆炸试验。通过高速摄像机采集试验中水下爆炸、气泡脉动、结构变形的光学影像,得到不同爆距下的双层加筋板架结构损伤结果和损伤模式。结果表明,随着爆距的减小,板架损伤模式由外板与加强筋连接处的剪切撕裂转向加强筋之间的外板板格内发生多个或单一花瓣形破口,破口区尺寸也随着爆距的减小而增大。

含层间水的双层加筋板结构声振传递特性研究

研究简谐点力激振下含层间水的双层加筋板结构层间声振传递特性,利用声压波动方程和位移连续条件来解层间流场,并将计及质量惯性效应的加筋板对面板的横力、弯矩和扭矩引入双板振动方程,最终建立双板声—流体—结构耦合方程;应用傅里叶积分变换法以及数值截断求解方程,并结合稳相法推导得到远场辐射声压表达式。将计算结果与已有公开数据进行对比,验证方法的有效性;然后详细讨论传递模式、激振位置以及加筋参数对声学特性的影响,结果表明:当点力作用在强筋结构上,声振传递特性主要由加筋板主导,并有阻抗抑振作用;当点力作用在面板上,层间水也是重要的声学传递通道,内外水与加筋板的双通道传递模式在中高频具有同相叠加作用,辐射声压显著增大;加筋参数对振声传递特性具有重要影响,间距增大,振动传递由加筋板转为层间水主导;加筋板厚度的影响与具体激振位置有关。