球-柱-球复合壳体结构声辐射建模及特性分析

针对典型复合材料轴对称结构的外部声辐射问题,本文建立了基于结构完整边界的广义谱-配点边界元法的结构声辐射分析模型。从一阶剪切层合壳理论出发,推导了复合材料结构振动能量方程,引入广义谱方法和边界元方法的思想,将Helmholtz积分方程转化为边界积分方程,再将位移、声学变量和Green函数等展开为周向Fourier多项式和轴向Chebyshev多项式的形式,经化简得到一维半解析声振耦合求解的声场方程。对于浸没在轻质和重质流体中的壳体结构,均采用强耦合的处理方式对结构声问题进行求解。通过数值结果验证了本文方法的正确性,分析了各向同性均匀材料和正交各向异性球-柱-球复合壳体的声辐射问题,并讨论了不同载荷方式、铺层角度等因素对复合壳体结构声辐射的影响。结果表明:对于铺层为[90°/±θ/0°]S的玻璃纤维材料复合壳体结构,随着铺层角的增大,组合结构的轴向拉伸和弯曲刚度逐渐减小,周向的刚度得到加强,并在结构弯曲-扭转耦合效应的作用下,壳体结构的辐射声功率级响应曲线的峰值频率向高频发生偏移。

基于声学黑洞的复合隔声结构声学特性研究及试验

声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)能够实现声波的聚集,通过粘贴阻尼层将其聚集的能量耗散,可有效降低声学黑洞复合结构的振动和声波的传递。针对中低频段噪声,设计了声学黑洞复合隔声结构,建立了其隔声量计算模型。研究了声学黑洞复合隔声结构的黑洞数量、黏弹性阻尼层、声学黑洞半径等参数对隔声性能的影响。研究结果表明:在160~1000 Hz频率范围内,ABH能明显增加复合隔声结构的隔声性能,其传递损失在1/3倍频程内增加了1.9 dB。文中的研究结果为复合隔声结构的设计提供了借鉴。

阻振质量阻抑结构声的传递

研究了无限板上受点激励时阻振质量对结构声传递的阻抑 ,采用基于能量观点的隔振度定义阻振质量的阻抑作用 .通过理论分析验证了隔振度简化公式的可行性 ,发现板平面弯曲波分别和阻振质量的弯曲波、扭转波达到最佳耦合时 ,平面弯曲波发生最大透射 .算例分析和试验研究论证了理论分析的正确性 ,为阻振质量应用于结构声传递途径的控制提供了理论和试验基础 .

基于ATV的内燃机结构声辐射预测技术研究

基于声传递向量(ATV)的概念,研究探讨了ATV技术在内燃机结构辐射噪声仿真预测上的应用方法和途径。以某四缸柴油机为例,利用ATV技术,计算得到了整机结构辐射声功率、外场域点声压(级)、结构面板声学贡献、辐射效率等声学响应。在内燃机研制过程中,基于振动和声压域之间振-声关系的ATV技术,是快速进行振-声响应预测的一个有效方法。

齿轮箱类系统的结构声功率流传递特性

以齿轮箱类复杂耦合系统为背景,推导"柔性振源齿轮轴-多维柔性轴承连接路径-柔性能量接受箱壁"的子系统导纳矩阵关系式,建立了系统的结构声功率流传递模型。建模过程中充分考虑了振源的力/力矩多维激励、振动功率流传递路径的柔性以及多维耦合特征。研究了齿轮箱不同的功率流传递路径及各路径之间的耦合特征,并对传递路径的柔性和引起箱体壁横向振动的功率流进行了定量分析。研究结果显示,该模型可方便地分析各子系统性能参数对整个耦合系统功率流特性的影响。

基于模态振型形状优化的结构声辐射控制

针对复杂结构形状难以参数化的问题,建立基于有限元网格的参数化形状优化模型,提出一种基于模态振型的结构形状优化方法以控制结构声辐射功率。该方法通过有限元法计算结构的振动特性,然后采用瑞利积分进行结构的声辐射分析,在此基础上,用一组模态振型绝对值线性组合定义修改区域的形状优化函数,以每阶模态振型贡献因子为设计变量,通过改变模态振型贡献因子来优化结构的形状,达到降低结构声辐射功率的目的。研究简谐激励力下的结构声辐射优化,以结构声辐射分析频率带内的辐射声功率均值为设计目标,结构有限元结构坐标的最大变动值及模态频率为设计约束,利用序列二次规划算法进行优化求解。以几何平板和复杂曲面为数值算例,研究结果表明该方法可以有效控制结构声辐射。

结构声辐射分析的全特解场边界元方法

提出一种新的高效、高精度的全特解场边界元方法。该方法通过一系列特解来建立边界积分方程，从而避免了其系数矩阵的直接计算。通过对算例及模拟齿轮箱辐射声场的边界元分析，证实了本文方法的有效性。

驾驶室结构声的统计能量分析

研究以统计模态特性估计宽带激励系统结构声传输的有效方法。以统计能量分析特征参数对结构与声振动进行统一动态描述,建立了多声振源激励的复杂多重结构声振系统响应估计的矩阵方程,并应用于驾驶室模型动态响应的预示分析。研究表明:激励频率接近箱体壁板临界频率时,壁板结构与流体声场之间形成强烈交互作用,成为室内声压级提高的重要原因。统计能量分析为研究声场与固体结构振动之间的交互作用、结构的机械性质等对噪声辐射和结构振动效应提供了可行途径。

PVDF阵列构建结构声辐射有源控制误差传感策略

结构声有源控制是抑制低频声辐射的有效方案,误差传感策略是实现该系统需解决的问题。通过矩形小块PVDF阵列采集结构表面振动信息实现波数变换,在波数域构建传感策略实现误差信号的检测。首先对平板的振动响应建模,然后以波数域辐射声功率为基础,通过对结构表面加速度或PVDF输出电荷作连续与离散波数变换来构建误差信号,实现误差传感策略。最后通过实例计算来验证误差传感方案的有效性,并给出其具体的实现步骤。结果表明,构建的误差信号与结构的辐射声功率信息相关性强,且用少量PVDF薄膜采样即可获得满意的降噪效果。

平面扬声器的声学性能及其在结构声有源控制中的应用

简述了平面扬声器的工作原理,然后从声辐射的角度建立了平面扬声器的理论模型,给出了平面扬声器的声压、声功率的数学表达式,通过仿真得出了平面扬声器的辐射指向性及声压、声功率的频率响应曲线,分析了平面扬声器用于结构声有源控制的优、缺点,并针对存在不足作了探讨性研究。

加筋板结构声传输研究

采用有限元法和Rayleigh积分建立了空气中嵌在无限大刚性障板上加筋板结构在简谐平面声波斜入射情况下的声传输计算模型 ,并研究分析了加筋板结构的板厚、肋骨惯性矩和间距、边界条件、板材和平面声波入射角度等对结构传声损失的影响以及平面声波入射角度与隔声低谷的关系 ,得到了一些有意义的结论 ,从而为揭示加筋板结构声传输特性 ,改善结构的隔声性能提供了一定的依据。

结构声辐射有源控制的模态可控性和可观性研究

指出声辐射的结构有源控制方式 ( ASAC)将突出控制系统的模态可控性和可观性问题 ,此问题的解决与否是 ASAC方式能否实用化的关键。就结构声辐射前馈有源控制的模态可控性和可观性得出了具体判据。有关结论对传感器、致动器布置及控制器设计有重要的指导意义。

结构声传递数值计算方法的研究进展

本文综述了结构声传递的四种数值计算方法 :统计能量分析、有限元法、阻抗分析法、波动分析法。阐述了不同频率范围应用不同数值计算方法研究结构声传递的特点和现状 ,为开展复杂结构中结构声传递的研究提供参考。

有源结构声辐射控制分布次级力源模型

在结构声辐射的主动控制中，以矩形板结构压电陶瓷为次级分布力源，首次建立了具有最佳抑制声辐射效率的分布压电振动力学模型，在此模型基础上实验分析了简支状态下的模态效应，这为建立带有ＴＭＳ３２０Ｃ３０信号处理系统的有源结构声辐射控制试验系统解决了重要理论问题．该系统较之以点力为次级力源系统前进了一大步，并具有通用性．

结构声辐射主动控制中模态辐射效率分析

结构声辐射主动控制中，“控制溢出”是一个重要问题，它直接关系到结构声辐射主动控制的成败．本文从“结构模态声辐射效率”出发，提出了结构声辐射“优势模态”和“劣势模态”新概念，全面阐述了振动结构中各种模态对声场的影响，为解决低频结构声辐射主动控制中“控制溢出”的理论问题提供了一条有效的途径，文章中以四角简支矩形板为研究对象，对其模态辐射效率进行了理论推导并进行了结构声辐射主动控制实验验证，得出了和文中一致的结论．

通过设计压电式传感器实现结构声有源控制

以简支板为例,利用压电式传感器测量声辐射模态。通过在板表面均匀粘贴一组相同形状的矩形高分子压电薄膜(PVDF),然后通过设计这组PVDF输出的加权系数,得到各阶声辐射模态的伴随系数。研究表明这种传感器策略与辐射体表面上的外激励力性质(如激励力类型、频率以及位置等)无关。该文以压电陶瓷(PZT)作为作动器,通过数值计算分析了这种传感器策略的控制效果。

考虑听觉主观性的封闭空间结构声有源控制

提出一种考虑人耳听觉主观性的结构声有源控制。将响度滤波器集成入控制系统,适当衰减人耳不敏感频率成分以及放大敏感成分,使系统控制目标从声压转变成响度。给出响度滤波器设计和选择的方法,导出结构声有源控制Loudness-LMS控制算法,并应用于矩形封闭空间的有源力控制消声。仿真控制结果表明:与声压控制相比,响度控制具有更好的主观听觉效果。

基于FEM/BEM的燃料电池轿车结构声预测和控制

采用有限元(FEM)和边界元(BEM)联合的方法对燃料电池轿车车内结构声进行预测和控制研究,提出了基于FEM/BEM的车内结构声分析方法和流程,建立了车身有限元模型和声学边界元模型,施加实测的激振力计算声学响应,通过试验数据验证了仿真模型,并进行误差分析.提出板件声学贡献分析的指导原则,介绍板件贡献分析原理和方法,进行所关注频率的车身板件声学贡献分析.最后根据分析结果对车身板件采取约束阻尼处理等控制措施,通过虚拟验证改进结果,车内低频噪声明显降低,其中后座椅和前地板改进最明显,证明所提出方法的可行性,达到优化燃料电池轿车车内噪声的目的.

在结构声研究中的力矩激励

介绍一种由两根平行的磁致伸缩棒组成的力矩激振器，并提出了它的声学和磁学方面的设计．对三种不同结构的激振器分别以并行和串行磁路结构的磁偏置进行了分析和研究，为优化力矩激振器的设计提供了依据．

半无限流域中T型接头结构声传递研究

文章基于流固耦合的声弹性理论,针对水面舰船双层底结构,研究了一类与流体接触的T型接头结构声传递问题。为实现数学处理,文中首次将T型接头流固耦合问题的半无限空间扩展成虚拟的全无限空间,应用Fourier变换的方法得出高精度的解析结果。理论计算结果符合T型接头结构声传递的一般规律。