水声材料声振特性的驻波管测量方法

提出了一种基于驻波管的测量方法,以获得水声材料在静水压条件下的声学和振动特性参数。设计了带有气压补偿功能的低频发射换能器,作为驻波管的声源,通过水柱将换能器的平面活塞振动耦合到水面下的被测样品。在被测样品背衬上安装加速度计,测量样品背面振速;同时在管壁中嵌入一对水听器,测量水柱声压。导出样品声波入射面的振速和声压,进而计算出样品前表面和背衬面之间的振速传递系数(去耦系数)、样品的输入阻抗和声压反射系数。建立低频驻波管测试系统,声管尺寸为内径300 mm、外径600 mm、高3 m,工作频率范围100~1000 Hz,利用水层样品和多层穿孔橡胶样品开展了实验研究。实验结果显示,测量数据与仿真计算数据吻合较好,验证了测量方法的有效性。

焊接线能量和焊接顺序对加筋板声振特性影响试验研究

在满足结构强度要求的焊接工艺规范下,焊接线能量和焊接顺序会影响船舶上典型双向加筋板结构焊接残余应力的大小与分布,从而影响其声振特性。为探究焊接工艺参数对典型双向加筋板结构声振特性的影响规律,采用数值与试验相结合的方法验证焊接结构试验方法的准确性,开展不同焊接线能量和焊接顺序下加筋板结构模态、水下振动和声辐射试验研究。试验结果表明:在相同焊接顺序下,不同的焊接线能量对薄板的固有频率影响较大,对厚板的固有频率影响相对较小;对于厚板加筋结构而言,在相同焊接顺序下,随着焊接线能量的增加,对固有频率的影响呈现先减小、后增大的趋势,相同频段内的振动加速度和辐射声压总级也呈现先减小、后增大的趋势;在对称焊接顺序下,焊接电流为200 A,焊接电压为25 V,焊接速度为3.02~3.06 mm/s,焊接线能量为167 J/cm时,结构的声振特性最优。本研究可为船舶与海洋结构物声隐身性的低噪声工艺设计提供指导。

高铁箱梁桥顶板纵向加筋对其声振特性的影响

伴随着高速铁路箱梁桥的大规模建设,列车经过时引起的高架桥低频声辐射问题已成为限制其发展重要因素之一。为了缓解列车经过箱梁桥时的声辐射问题,有必要开展桥梁降噪措施研究。以高速铁路箱梁桥为研究对象,对箱梁桥顶板增设纵向筋板,采用多体系统动力学软件UM及有限元-边界元方法建立车辆-轨道-桥梁耦合动力学模型和声学预测模型,对原结构箱梁桥和加筋板箱梁桥的振动加速度、辐射声功率、线性声压级和声场分布等进行分析,研究顶板纵向加筋对箱梁桥声振特性的影响。研究结果表明:增设纵向筋板后箱梁桥各个板件振动加速度都明显减小,在顶板处减幅最大;增设纵向筋板后箱梁桥的辐射声功率和声压级明显降低,降噪效果良好;其对桥上声场的降噪效果好于桥下和桥侧声场。

焊接工艺参数对船舶加筋板结构的声振特性影响研究

[目的]焊接是舰船结构连接的常用方法,焊接对结构的声振特性有一定影响,因此需进一步研究焊接参数对结构声振特性的影响规律。[方法]联合运用热弹塑性有限元法和声固耦合有限元法,探究焊接工艺参数对船舶典型加筋板结构声振特性的影响规律。[结果]结果表明:焊接残余应力受焊接输入功率和焊接速度影响明显,焊接输入功率越高焊接残余应力分布范围越大,焊接速度越慢焊接残余应力分布范围越大。船舶典型加筋板结构声振仿真计及残余应力时,其结构固有频率,加速度响应和辐射声压级频谱曲线等均发生改变。其中固有频率随输入功率增加而下降明显。[结论]仿真模型考虑焊接残余应力将提高结构低阶固有频率和响应预报的准确度,研究可为低噪声焊接工艺制定提供指导。

复合材料加筋/夹层板壳声振特性研究进展

复合材料加筋/夹层板壳结构在众多工程领域结构物中已得到广泛应用,研究其声振特性对于指导工程设计具有重要意义。本文对国内外复合材料加筋/夹层板壳结构声振特性的研究进行回顾、梳理和归纳,并探讨各种研究方法的适用性,以及未来的研究趋势。综述结果表明:解析与数值相结合的研究方法兼具灵活性和高效率,是研究声振特性的有效方法,也是重要的发展方向;新材料的应用给研究带来了新变化,增大了结构动力学和声学的设计空间;现有的分析方法可以模拟出结构的任意边界条件而无法还原实际边界条件,因而需要结合试验研究作为支撑。

类方形蜂窝夹层结构的声振特性研究

基于Reddy高阶剪切变形理论和双三角函数法,建立了类方形蜂窝夹层结构振动固有频率理论模型和隔声特性理论模型,运用Workbench和声学软件Virtual Lab分别对此夹层结构进行振动模态分析和声振耦合分析。结果表明,影响类方形蜂窝夹层结构隔声量的3个主要因素按所占权重由大到小依次为夹芯壁厚、面板厚度、夹芯高度。与传统六边形蜂窝夹层结构相比,类方形蜂窝夹层结构隔声性能更好。

泵喷推进器的流激声振特性研究

文中以某泵喷推进器为研究对象,基于计算流体力学(CFD)方法计算泵喷推进器非定常流场,提取泵喷推进器结构表面流体脉动压力,并结合扇声源理论和边界元法(BEM)计算泵喷推进器中旋转部件(转子)和静止部件(定子和导管)的流体直接辐射噪声.利用有限元法(FEM)计算流激作用下引起的泵喷推进器结构辐射噪声,分析泵喷推进器辐射声场指向性及声压分布特性.结果表明:泵喷推进器旋转部件声压级指向性呈“∞”字形,静止部件声压级指向性呈“8”字形,旋转部件流噪声为主要贡献量;结构辐射噪声在泵喷尾端声压较高,结构辐射噪声小于流体直接辐射噪声;由于受动静干涉及导管间隙流动作用,泵喷推进器噪声最大位置分布在转子和定子之间,特征频率主要出现在叶频和倍叶频处,轴频处对应峰值相对较小.

高速列车铝型材声振特性测试及等效建模

通过试验测试和仿真分析系统地研究高速列车地板铝型材的声振特性.使用混响室-混响室方法在声学实验室测试铝型材的频率隔声量;使用半功率带宽法、行波法测试铝型材的阻尼损耗因子;使用模态计数法获得铝型材的模态密度;使用声强扫描法测试铝型材的辐射声功率.基于混合有限元-统计能量分析(FE-SEA)方法建立地板铝型材的声振特性仿真预测模型,并与试验结果进行对比分析.基于统计能量分析(SEA)原理,提出在中高频范围使用单层板对铝型材的声振特性预测进行等效建模的方法.仿真结果表明,通过将地板铝型材的SEA参数赋值于单层板子系统,可以有效模拟其在中高频的声振特性.相关研究成果可为高速列车铝型材的声学性能优化以及复杂结构的声学等效建模方法的探索提供参考.

基于FE-SEA混合法的水下双层壳体模型声振特性研究

基于FE-SEA混合法原理,给出了FE-SEA混合系统的运动方程、扩散场互易关系表达式、系统响应表达式、功率平衡方程;分别建立了典型单层板、双层板隔声FE-SEA混合模型,就全频段下的隔声性能进行了分析,发现等厚度下的双层板较单层板在100Hz^10kHz内隔声性能更好,且在1/3倍频程、10Hz^10kHz频率范围内的仿真结果与理论值基本符合;通过建立"球面-圆柱-球面"双层壳体水下结构模型,在施加典型柴油机激振力下,分别对双层壳间填充海水、空气、半空气-半海水等不同介质对模型的声振影响进行了分析。结果表明:在315Hz以下的低中频段有实肋板时介质的影响不大,振动主要通过实肋板进行传递;无实肋板时,介质起主要作用,因而在10kHz以内频段不同介质下的外壳表面振动速度与外界海水的声压级差异明显;海水介质下的外壳振动速度与声压级较空气介质的平均分别高22.48dB和16.88dB,而半空气-半海水介质的外壳振动速度和声压级与海水介质的较接近。

燃料电池车空调压缩机声振特性分析

在空调压缩机独立运行下,通过实验明确了空调压缩机是车内外振动噪声的主要来源之一;支架因在压缩机的工作频率附近存在低阶固有频率而发生共振,引起车身板件振动并向车内辐射噪声,是车内噪声的主要来源。针对支架的整体刚度偏低、力传递率过大、在压缩机振动激励下发生共振的特点,使用增强材料增强了压缩机支架的整体刚度,有效的避免了支架的共振,降低了车内噪声2dB以上。

环筋对水下平底圆柱壳的声振特性影响

本文建立了计算两端带平底板的有限长圆柱壳水中声辐射的FEM/BEM三维模型,探索了加筋的高度、宽度、数目对平底圆柱壳的辐射功率、辐射效率、法向声强、声场指向性的影响规律．计算方法是在有限元软件ANSYS中做加筋平底圆柱壳建模、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)随着环筋高度、宽度增大,激励点声压峰和法向声强峰在0～400Hz频率范围内数目减少且峰向高频方向移动,同时辐射声功率在减小(除个别模态峰值外),而辐射效率随筋高增大而增大。(2)环筋数目的增加使激励点辐射声压和法向声强峰数目明显减少,使辐射声功率明显低于无筋圆柱壳的辐射声功率,辐射效率随环筋数目增大而增大。(3)环筋宽度变化对声场指向性影响不大;圆柱壳声场指向性随环筋高度和数目增加出现较大变化,尤其是在研究的频段内的f=51Hz和f=301Hz上。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。

阻尼复合圆柱壳体声振特性理论研究进展与现状

本文综述了 6 0年代以来具有粘弹阻尼层的复合圆柱壳体声振特性 ,阐述了不同阻尼处理的复合圆柱壳体振动与阻尼特性的研究 ,以及该类壳体在声特性方面的研究 ,为进一步开展这方面的工作提供参考。

径向脉冲激励下圆盘锯片声振特性的实验研究

根据相似理论设计制造了大型圆盘锯机模型 ,通过实验对模型锯片的声振特性进行了系统深入的研究。对锯片在径向脉冲激励下 ,采取加大夹盘直径、大夹盘加金属橡胶及锯片钻不同直径孔几种减振降噪措施情况下的声振特性进行了实验测试分析 ,发现虽然几种措施在不同程度上都有减振降噪效果 ,但采用大夹盘加金属橡胶和打孔锯片结合是最有效的综合措施。

多源激励下水中有限长加肋圆柱壳体声振特性研究

为了研究多源激励下水中有限长加肋圆柱壳体的声振特性,由Flügge壳体振动理论建立了单频多源激励下水中长度为2L的有限长加环肋和纵肋壳体的声振耦合方程。将壳体结构位移、表面声压以及激励力展开为各阶模态与波形的组合形式,将肋骨作用表示为附加阻抗与各阶模态的叠加,导出了单频多源激励下加肋壳体振动和声辐射的解析表达式,并通过算例研究了肋骨、激励源相对位置对壳体声振特性的影响。计算结果表明:肋骨改变了壳体的共振特性,使共振频率处壳体的表面平均振速级降低,导致共振频率附近的辐射效率级增加3-5dB;将集中力转化为轴向分布的激振力可降低壳体的中高频处辐射声功率级,在频率f>500Hz频段,轴向距离为L/4时的幅值比单点激励低3-5dB;将集中力转化为周向分布的激振力可降低壳体的低中频处辐射声功率级,在f<150Hz频段,周向相距为π/2和π/3时的辐值比单点激励低7-9dB。本文研究结果可为水下结构的振动与噪声控制提供理论依据。

重载电力机车司机室声振特性分析

基于一重载电力机车司机室的详细结构有限元模型,对其结构模态进行了计算和分析,应用声学有限元法对室内空腔声学模态、轮轨垂向随机激励下的室内声压、室内测试场点处6.3～200 Hz频率范围内的声压频率响应进行了仿真计算。结果表明:司机室结构的局部模态频率比较密集,且主要在80 Hz以下的低频段;现有司机室空腔声学模态的零声压节线在较大范围内使人耳处于声压幅值较小的区域;在运行速度100 km/h,轮轨垂向随机激励下,空腔声学模态的节线位置发生了稍许偏移;阻尼和吸声材料使室内100～200 Hz频段内的噪声特性有明显的改善。

内部声激励下圆柱壳低阶模态声振特性研究

针对舱室空气噪声引起水下航行器的外辐射噪声问题,基于Flügge薄壳理论和Helmholtz波动方程,推导了机械点力源和内部点声源激励下有限长单层圆柱壳的振动方程,分析了声腔结构对声源辐射能量的影响,并通过数值仿真对比分析了机械点力源和内部点声源激励下圆柱壳低阶周向模态声振特性和传递损失。数值计算结果表明:机械点力源激励下,各阶周向模态均影响壳体的振动特性;内部点声源激励下,壳体振动主要由低阶周向模态主导,其声辐射效率更高,能量传递损失更大。该研究结果对水下航行器声学设计具有一定的参考价值。

环肋对两端带半球帽圆柱壳声振特性的影响

为了研究加环肋轴对称壳的声振特性，建立了计算两端带半球帽圆柱壳水中声辐射的有限元与边界元三维模型，分析了加肋高度、宽度、数量对轴对称壳表面平均振动速度、辐射功率、辐射效率、激励点法向声强、声场指向性的影响．应用有限元软件Ansys建模及模态分析方法，将数据导入边界元软件Sysnoise中计算，从而分析结构耦合状态下的辐射声场特性．结果表明，随着环肋高度、宽度及数量的增大，激励点法向声强、表面平均振动速度以及辐射效率和辐射声功率随频率变化曲线的峰彼此错开；环肋高度、宽度、数量增大时激励点法向声强以及辐射声功率均有增加，表面平均振动速度减小，因而导致声辐射效率增加；在0～800Hz频率范围内，环肋高度和宽度变化对声场指向性影响差别较小.

配流盘对轴向柱塞泵声振特性的影响

通过振动和噪声测试试验台,在两种不同的试验工况下,分别对轴向柱塞泵的表面振动速度和声压级进行了测试。使用傅里叶变换对测试数据进行处理,分析了不同试验工况下轴向柱塞泵的声振特性,探讨了振动速度和声压级之间的对应关系。然后对比了两种配流盘结构对声振特性的影响,给出了阻尼孔以及三角槽结构的配流盘的适用范围和各自的优势,为不同工况下轴向柱塞泵配流盘结构的选择提供了一定的参考。

肋骨、舱壁布置形式对圆柱壳水下声振特性的影响

采用结构有限元耦合流体边界元方法对不同肋骨、舱壁布置形式的圆柱壳的流固耦合响应进行了计算。通过波数谱方法,结合柱壳规则波的声辐射效率,对不同波数成分结构波的振动与声辐射进行了量化。运用等间距与不等间距结构振动理论揭示了肋骨、舱壁布置形式对圆柱壳水下振动与声辐射特性产生影响的机理。研究发现:结构不等间距布置的圆柱壳水下振动特性整体上较优,但受壳体周向振动模式影响较大;结构不等间距布置的圆柱壳声辐射特性并不一定优于结构等间距布置的圆柱壳声辐射特性。

Duffing振子激励下平板声振特性研究

针对非线性振动激励下结构声辐射问题,由变分原理导出Duffing振子激励下平板声振耦合动力学方程,由模态展开法及增量谐波平衡法导出轻流体中耦合动力学方程的近似解析解,给出多频激励下平板表面平均振速及辐射声功率表达式,研究激励力频率、非线性项对系统振动及声辐射特性影响。结果表明,Duffing振子激励下平板的声振耦合问题为含离散与连续系统的复杂动力学问题;耦合运动下Duffing振子出现二次跳跃现象与新的共振特性;平板声振特性主要由三次谐波决定。研究结果可为隔振结构的声振设计提供理论依据。