声辐射阻抗传感器的原理设计与标定方法研究

声辐射阻抗是声优化设计中的关键设计变量,但目前尚未有成熟商用传感器面市,各种测量方法皆处于实验室研究阶段,文中研究了实验测定声辐射阻抗的基本原理,推导了用可测量——声压表达的声辐射阻抗计算公式.根据理论要求选择了实验中用以近似点声源腔的扬声器和测量结构表面及扬声器内声压的声压传感器.设计了校正腔来校准两声压传感器的相位差,选取了信号采集设备并搭建了实验系统,进行了标定实验.根据标定实验所获得的数据,通过信号后处理,得出了两声压传感器之间的相位-频率关系曲线.     

线分布激励下功能梯度材料矩形板声辐射研究

根据Rayleigh公式,建立了预测功能梯度矩形板在无限障板中的声辐射模型并进行了理论研究.求解时,根据功能梯度复合材料矩形板的基本动力方程,首先利用模态叠加法求出线分布激励载荷作用下功能梯度板横向振动位移,然后对振动位移进行傅里叶变换,根据Rayleigh公式求解,最终得到远场声压近似解析解.通过数值仿真计算了不同阻尼、板厚、板宽和梯度指数下功能梯度板的辐射声压.对近场声辐射亦进行了数值积分分析.     

基于瞬态边界元法的铁路车轮声辐射研究

轨道车轮的振动声辐射瞬态特性分析能够直观反映车轮结构的时域振动响应和时域声辐射特性.利用有限元/瞬态边界元法的计算机仿真技术,对S形辐板车轮在时域下进行振动及声辐射特性分析.研究结果表明:踏面和辐板的轴向位移响应级基本一致,且轮辋和辐板之间轴向振动存在耦合关系;踏面、轮辋和辐板轴向位移响应级的变化趋势一致,具有类似于"拍"的周期特性;在车轮轴线上距离车轮30m处的声压集中在60~80dB,且随时间的增加整体缓慢上升,再趋于平稳;声压主要分布在3 500Hz以下的频段.研究结果为瞬态声辐射仿真技术在车轮振动声辐射特性研究中的应用提供参考.     

高速铁路箱梁桥-声屏障结构振动噪声初探

声屏障是轨道交通重要的降噪措施之一,但在列车经过时声屏障同样会产生振动成为向外辐射噪声的声源.以内折型声屏障为研究对象,将其简化为适用于声学计算的板壳单元,通过建立高架线路结构的有限元模型,以中国高速铁路无砟轨道谱作用下的声屏障以及箱梁桥-声屏障的动力学响应作为声学边界条件,基于有限元-边界元理论分别求解单独声屏障和箱梁桥-声屏障的声辐射特性,初步探究了声屏障对高架路段结构声辐射的影响,在此基础上进一步考虑了地面反射的作用.研究结果表明:声屏障的振动形式主要表现为水平局部振动以及垂向整体振动,水平局部振动对自身结构噪声辐射的影响最大,其结构噪声集中在0～180 Hz的低频段,与桥梁结构噪声频率范围重合度较高;桥梁上安装声屏障后的振动分布发生明显地改变,使得声压在部分频段内降低,周围声场的分布也发生了明显变化而且总体上声压增加了1～2 dB;刚性地面的反射会使整个声场的声压增大,声压增加值最大可达5 dB.因此,声屏障对高架线路的整体结构声辐射能够产生很大的影响,考虑地面反射的作用后更加显著.     

缓冲结构减缓高速铁路隧道出口微压波数值比较

研究了高速铁路隧道出口微压波产生机理,结合一维可压缩非定常不等熵空气流动理论和无限大障板圆形活塞辐射理论,应用数值计算方法研究了不同形状缓冲结构条件下高速铁路隧道出口附近微压波规律。通过对缓冲结构形状以及各种参数计算结果进行定性与定量对比,发现对于截面积变化的线型、抛物线型和不连续型缓冲结构,随着长度和端口截面积增加,隧道出口附近微压波强度衰减较大,其中不连续型缓冲结构综合效果最佳;而截面积为常量,具有开孔的缓冲结构,虽然也可较大幅度降低隧道出口附近微压波强度,但是需要综合比较才能选取最佳结构参数。     

结构声辐射边界元声学灵敏度研究

声学灵敏度反应了结构振动引起的辐射声压与结构表面法向振动速度之间的关系.分析了基于边界元法的结构振动声辐射计算原理,推导了声学敏度.用有限元法计算结构动力学响应,以有限元法计算的结构振动速度为边界条件,基于边界元法计算结构振动幅射的声压及声压对振动速度的灵敏度.以一六面体的振动为研究实例,得到了其振动的外场声压及其对结构振动法向速度的灵敏度.结果表明声学灵敏度只与结构几何形状及设计域点的位置有关.     

结构声辐射边界元声学灵敏度研究

声学灵敏度反应了结构振动引起的辐射声压与结构表面法向振动速度之间的关系.分析了基于边界元法的结构振动声辐射计算原理,推导了声学敏度.用有限元法计算结构动力学响应,以有限元法计算的结构振动速度为边界条件,基于边界元法计算结构振动幅射的声压及声压对振动速度的灵敏度.以一六面体的振动为研究实例,得到了其振动的外场声压及其对结构振动法向速度的灵敏度.结果表明声学灵敏度只与结构几何形状及设计域点的位置有关.     

复合材料层板的频散和声辐射特性研究

对复合材料无限大板中弯曲波的频散特性、结构和声波之间的交互作有进行了理论研究。得到了该类结构中弯曲波所激发的声速和声压的解析 表达式,揭示了层板中弯曲波和其传播方向对声波的影响。为噪声控制和无损检测提供了理论依据。     

城市轨道车轮结构振动-声辐射一体化优化方法

为了降低城市轨道车辆的车轮结构噪声，以服役的双S型辐板车轮为研究对象，建立了考虑振动与声辐射融合的城市轨道车轮结构噪声优化模型，获得了一种自上而下呈不等厚特征辐板的新型降噪车轮廓形，提出了以轨道车轮辐板区域为设计域的车轮结构振动-声辐射一体化优化方法；将整个辐板区域确定为设计域，分别设定编码规则、选择规则、交叉规则和变异规则，使振动-声辐射优化目标函数逐渐收敛，从而进化为较优的降噪车轮廓形，实现轨道车轮振动-声辐射结构优化设计；利用成熟有限元工具获得优化车轮的静强度、疲劳强度和振动声辐射性能，进一步验证双S型辐板车轮新型结构噪声优化结果的有效性和可靠性。研究结果表明：车轮结构振动-声辐射一体化优化方法适用于降噪车轮的结构廓形优化，优化后车轮峰值声功率级较原双S型辐板车轮降低了4.26 dB(A),在0～5 000 Hz频段范围内声功率级峰值处降噪效果明显；从辐板结构特征上看，双S型辐板车轮的辐板由优化前的基本等厚辐板进化为不等厚辐板，车轮辐板的不等厚特征有利于降低车轮的声辐射水平，从车轮的经济和降噪性能兼顾的角度，建议采用不等厚辐板车轮廓形作为轨道车轮降噪模型。     

柔度参数在结构承载状态监测中的应用

以一固定位移情况下板的力学模型为例,阐述了承载结构件柔度变化与其自身内在裂纹缺陷大小之问存在的定量关系;提出了运用动态柔度指标监控起重机钢结构承载状态的方法．在对无限大板具有中心穿透裂纹位移解析解计算后,指出该方法运用成功的关键是,位移测量的精度问题．结合实际运用该方法过程中存在的问题,同时提出了今后需要注意的要点．     

Sound Radiation Analysis of Damping Structure Based on Response Surface Method

The methods of modifying dimension and shape of structure, or covering damping material are effective to reduce structure-borne noise, while these methods are based on the knowledge of qualitative and quantitative relationship between sound radiation and design parameters. In order to decrease the complexity of the problem, response surface method(RSM) was utilized to analyze and optimize the vibro-acoustic properties of the damping structure. A simple case was illustrated to demonstrate the capabilities of the developed procedure. A structure-born noise problem was approximated by a series of polynomials using RSM. Three main performances were considered, i.e. sound radiation power, first order modal frequency and total mass. Consequently, the response surface model not only gives the direction of design modification, it also leads to an optimal design of complex systems.     

双探头直射检测预应力孔道病害技术

超声波双探头对测检测混凝土孔道缺陷,提出了声时系数概念,预应力孔道内不同填充物情况下声时、声程的变化.     

基于声强法的装载机噪声源识别研究

介绍了声强法测定工程机械辐射噪声的优点与其原理,依据GB/T16404—1996标准,应用P—P声强技术对ZL50G型装载机进行了测试,得到主要噪声源和整个装载机的噪声辐射声功率级,并对其噪声辐射特性进行频谱分析,识别出主要噪声频率构成,为装载机辐射噪声的测试与防治提供了重要依据。     

水中有限长功能梯度材料圆柱壳声辐射研究

研究了径向简谐集中力激励下的水中功能梯度复合材料有限长圆柱壳的振动和声辐射问题。从有限长功能梯度材料振动方程出发,利用模态叠加法,推导出了圆柱壳在径向集中力激励下,平面振动平均振速和声辐射效率表达式。通过数值仿真计算了不同梯度指数下圆柱壳的平均振速、辐射功率和辐射效率。为功能梯度材料圆柱壳声辐射的研究提供了一种有效方法。     

Wave superposition based sound field reconstruction

In order to overcome the obstacle of singular integral in boundary element method (BEM), wepresented an efficient sound field reconstruction technique based on the wave superposition method (WSM). Itsprinciple includes three steps: first, the sound pressure field of an arbitrary shaped radiator is measured witha microphone array; then, the exterior sound field of the radiator is computed backward and forward using theWSM; at last, the final results are visualized in terms of sound pressure contours or animations. With thesevisualized contours or animations, noise sources can be easily located and quantified; also noise transmissionpath can be found out. By numerical simulation and experimental results, we proved that the technique aresuitable and accurate for sound field reconstruction. In addition, we presented a sound field reconstruction sys-tem prototype on the basis of this technique. It makes a foundation for the application of wave superpositionin the sound field reconstruction in industry situations.     

汽车燃油空气加热器噪声性能

运用声功率测量、表面声强测量和频谱测量等方法，分析认为风扇噪声、电机噪声和燃烧噪声是加热器的主要噪声源，由此产生的噪声经方箱、回风口等向外辐射，提出了采取回风消声器消声与整机隔声罩隔声等降噪措施。试验结果表明，加热器各频带的声压级都有了一定程度的降低，特别是人耳最为敏感的1kHz处的噪声降低了4．1dB。