局域共振声子晶体板的减振降噪研究

针对船舶设备及结构的振动噪声控制问题,提出一种附加圆柱型振子的声子晶体板结构.基于周期结构的Bloch定理,采用有限元方法对声子晶体板的带隙特性进行计算,并通过振动传递率和隔声损失来描述声子晶体板的隔振及隔声效果,在此基础上分析了散射体几何参数及布置形式对隔振及隔声效果的影响.研究表明,声子晶体板在特定频率范围内具有很好的隔振及隔声效果,通过合理设计散射体几何参数及布置形式,可以实现结构的低频宽带隔振及宽带隔声,在船舶振动噪声领域中具有很好的应用前景.     

质量块-支架梁局域共振板结构的低频振动带隙特性研究

采用数值方法对质量块-支架梁声子晶体板结构进行振动带隙特性分析,设计4种质量块-支架梁局域共振板结构模型,分析得出带隙比较好的模型.然后改变该模型结构的材料和尺寸参数,调节模型的带隙范围,实现了对低频振动的有效控制,并通过数值仿真与试验测试验证了这种板结构的振动带隙现象.文中设计的结构模型在71.3～120 Hz内可以产生带隙,具有较为优越的低频振动特性,这为薄壳结构的低频振动控制提供了有效方法.     

周期性加肋板振动带隙研究

文章采用有限元方法计算研究了周期性加肋板结构的振动带隙和能带结构特性,研究了肋骨惯性矩、肋骨间距、肋骨密度、板材密度、板边长比等对结构带隙的影响,分析了周期性加肋板结构的频率响应函数,得出了一些有意义的结论,对周期性梁板类结构带隙特性在振动与噪声控制领域的应用提供了新的思路.     

周期弹簧振子结构的局域共振带隙和布拉格带隙特征研究

设计一种周期单元由一个弹簧振子与多个吸振器并联而成的周期弹簧振子结构,该结构可以同时实现低频段的局域共振(LR)带隙和高频段的Bragg带隙。建立周期弹簧振子结构的动力学模型,推导波在周期单元中传播的特征方程,详细分析结构参数对振动带隙边界频率的影响,研究周期结构的振动衰减性能。研究结果表明,周期弹簧振子在低频和高频均具有振动带隙特征,可以应用于结构的减振设计。     

基于空间谐波分析的典型加筋板结构声振特性

[目的]单向周期加筋板在船舶结构中应用广泛,开展其声振特性理论研究可为加筋板的声振特性分析和优化提供理论参考。[方法]首先,考虑骨材对板的力和扭矩作用,以及流体声介质与板的耦合作用,分别建立无限大单、双周期加筋板的结构动力学模型;然后,通过傅里叶变换将空间域转换到波数域,应用构造函数、泊松公式及周期函数的性质推导加筋结构的振动方程,得到力激励和声波激励下加筋板振动位移的解析解,并利用稳相法给出加筋板的远场声压表达式;最后,通过具体算例讨论骨材扭矩、激励类型、激励位置、板厚、骨材参数等因素对周期加筋板结构声振特性的影响规律。[结果]骨材扭矩对加筋板声振特性的影响较小;对于周期加筋结构,可以利用骨材参数对声子晶体带隙的影响,衰减某些频率的振动;激励加载在强构件处可有效减弱振动;骨材的间距、尺寸等参数对声振特性的影响较为明显。[结论]对激励及骨材参数的合理设置,可以有效优化加筋板结构的水下声振特性。     

船舶推进轴系纵向振动及其控制技术研究进展

对船舶推进轴系纵向振动的产生机理、分析方法及其控制技术的国内外研究进展进行较全面系统的综述。内容包括推进轴系纵向振动的激励力研究、机理分析和试验研究、被动控制技术及主动控制技术。重点关注推进轴系纵向振动控制技术方面的研究进展,包括推进轴系改进设计、复合材料轴系、新型推力轴承、动力吸振器、声子晶体带隙减振以及相关主动控制技术,并对今后的研究工作提出一些建议。     

基于减振器振子的动态性能研究

在周期振子上等间距布置橡胶减振器吸振器,形成局域共振周期振子结构,揭示了周期结构中布拉格带隙和局域共振带隙以及两种带隙的共存。采用传递矩阵法推导了周期单元的导纳矩阵,为求解周期结构中波的传播系数和动态响应奠定了理论基础。数值讨论了周期振子结构参数对两种LR和Bragg带隙边界频率的影响。推导了在任意冲击载荷作用下,周期振子结构的动态响应特征。对周期振子隔振器的冲击性能的研究为周期振子结构在低频和高频振动控制领域的应用提供参考。     

一种薄板声子晶体的低频隔声特性研究

本文系统研究了一种薄板声子晶体的低频隔声特性,薄板声子晶体由单层均质薄板和正方周期的支撑框架构成。首先,通过有限元方法研究薄板声子晶体的隔声特性和声振模态;进一步分析原包周期、薄板厚度等参数对隔声特性的影响规律;研究结果表明薄板声子晶体在低频段(100～400 Hz)具有很好的隔声特性,尤其在设计的共振频率315 Hz,相对于同质量的单层均质板,隔声量提升了约9 dB。其次,利用3D打印技术制作了试验样件并进行隔声性能测试,试验结果与理论计算结果吻合的很好。该研究为轻质隔声材料设计及低频噪声控制提供了很好的技术支撑。     

周期性阻振质量船体板弯曲振动带隙研究

文章采用有限元法结合布洛赫周期性边界条件,计算了周期性阻振质量船体板的能带结构、本征位移场以及频率响应函数,研究了周期性阻振质量船体板的弯曲振动带隙特性,并进行了试验验证。研究结果表明,阻振质量的引入导致周期性阻振质量船体板的能带结构中弯曲振动带隙的产生,引起了弯曲振动波衰减和振动抑制,通过调节阻振质量的几何参数可以实现船体板弯曲振动带隙的人工主动调控,为船舶与海洋工程结构的振动与噪声控制提供了新的思路。     

声子晶体覆盖层吸声机理研究

声子晶体覆盖层是一种常见的声学材料,因其特有的声传播方式而得到广泛的关注.本文首先利用声子晶体能带结构理论,并结合COMSOL有限元软件,研究声子晶体色散关系与覆盖层吸声性能之间的关系.然后进一步讨论了声子晶体能带范围、振子材料类型、平面波入射角度等对覆盖层吸声性能的影响,对研究声子晶体覆盖层吸声机理提供参考.     

Flexural wave bandgap and isolation characteristics of vibration and sound in periodic sandwich plates北大核心CSCD

[目的]旨在研究轻质夹芯板弹性波的传播规律与减振降噪机理。[方法]采用有限元方法结合布洛赫定理,对周期性夹芯板色散关系与弯曲波带隙特性进行研究,分析振动传输特性和声传输特性,研究轻质夹芯板减振降噪特性,并对轻质夹芯板振动传递衰减特性进行实验验证。[结果]研究结果表明,由于布拉格(Bragg)散射调制作用,轻质夹芯板在特定频段存在弯曲波带隙,弯曲振动带隙频率范围内具有良好的减振降噪效果。[结论]轻质夹芯板结构参数对弯曲波带隙具有显著的调节作用,为舰船结构振动噪声控制与声隐身设计提供了新的技术途径。     

周期支撑充液管路轴向振动特性分析

基于Timoshenko理论,采用传递矩阵法计算了充液周期结构管路和周期支撑管路轴向振动传递特性,分析了轴向波波数实部、虚部与轴向波传播特性之间的关系。计算表明,轴向周期结构管路与轴向周期支撑管路系统均存在振动带隙,且振动带隙范围与轴向波波数实部、虚部之间一一对应。还分析了单个晶胞长度与支撑刚度对轴向振动带隙的影响。研究结果可为管路系统的振动噪声控制提供有效的技术支撑。     

水下结构物低频振动相关性及声辐射特性分析

振动相关性普遍存在于水下结构物低频总振动中.本文基于有限元／边界元理论给出了水下结构物低频振动模型及求解方法,讨论了舷间、舷外附连水以及大型机组基座、舱内铺板、设备等近低频振动特性的影响.在此基础上,研究了推进器通过轴系纵向激励引起结构的低频弯曲振动与纵向振动的相关性,并进行声辐射计算分析.研究结果对理解推进器交变力作...     

周期性结构声子晶体研究概况

声子晶体的研究是振动与噪声控制研究的新课题，文章重点介绍国内外声子晶体的研究现状，分析周期性结构声子晶体研究存在的问题，提出周期性结构声子晶体研究及其应用研究的未来发展方向。     

基于动态刚度阵法的海洋平台动力响应分析

导管架式海洋平台是人类开发和利用海洋资源的重要工程设施,动态刚度阵法是解决工程中结构振动问题的一个强有力的工具,其可以通过较少的单元数计算出结构固有频率和固有振型,减少结构的自由度数,随着计算频率的升高,DSM法无需进一步细化单元.本文应用DSM法建立导管架式海洋平台模型,将导管架式海洋平台简化成平面刚架结构,计算了导...     

基于颗粒阻尼技术的海洋平台桁架结构振动特性研究

针对海洋平台桁架结构长期处于强紫外线的工作环境,传统的粘弹性阻尼减振方法存在易老化等问题,提出将颗粒阻尼技术应用于海洋平台桁架结构的减振.使用NASTRAN建立桁架结构的有限元模型,基于离散元法建立颗粒阻尼器模型,分析颗粒填充率、颗粒直径和密度等参数对减振效果的影响规律,研究结果表明:带颗粒阻尼器的海洋平台桁架结构振动特性曲线与试验数据误吻合良好,能满足工程计算精度要求;颗粒阻尼能在较大频带内有效降低海洋平台桁架结构振动.仿真模型可用于指导带颗粒阻尼器桁架结构的关键参数设计与性能预测,为海洋平台桁架结构的减振提供了一种新的思路.     

海洋平台低频线谱振动控制方法研究

针对已建海洋平台结构低频（30Hz以下）线谱振动控制难题,基于吸振原理,开展了低频线谱振动控制方法研究。讨论了动力吸振器与振动系统主结构最优质量比、阻尼比、频率比的取值范围,以及动力吸振器最优布置数量、布置位置等。以典型海洋平台板架结构为例,建立有限元模型,验证了动力吸振系统化方法的有效性,在此基础上,针对某海洋平台振动超标问题,开展了动力吸振系统化方法的工程应用研究,旨在为海洋平台低频线谱振动控制提供方法依据。     

锥柱组合结构振动声辐射特性研究

针对水下航行器尾部结构振动声辐射控制难题,以锥柱组合结构为研究对象,开展水下航行器尾部结构振动声辐射特性研究。首先,基于声固耦合方法,计及流体负载的影响,建立结构振动声辐射评估模型;在此基础上,开展垂向激励力作用下锥柱组合结构振动声辐射特性研究,探究舱壁、环肋和纵向加强筋等结构形式对锥柱组合结构振动声辐射的影响规律。研究表明,1～400 Hz频段,在激励位置附近增设舱壁、适当增加环肋数目可改变结构频谱特性,并有效降低幅值响应,而增设纵向加强筋对结构振动声辐射特性影响不大。     

加筋圆柱壳体支撑结构振动传递特性试验研究

支撑结构型式和布置位置对加筋圆柱壳体内振动传递特性具有重要影响。文中设计了加筋圆柱壳体试验模型装置,内含壳体支撑结构、平台支撑结构和舱壁支撑结构,开展了加筋圆柱壳体模型的振动模态试验和传递特性试验。以振动传递函数为评价指标,研究了不同频率下支撑结构至加筋圆柱壳体表面的振动传递特性,得出振动传递特性在低频时很大程度上受到壳体结构振动模态的影响。提出等效振动传递函数概念,分析了支撑结构的型式及布置对加筋圆柱壳体传递特性的影响。试验研究结果有助于控制动力机械设备的中低频振动传递,对加筋圆柱壳体内支撑结构的声学设计具有参考价值。     

后艉轴承刚度对潜艇结构振动与声辐射的影响

[目的]为了研究后艉轴承刚度对潜艇结构振动与声辐射的影响,[方法]针对螺旋桨不定常激振力诱发的艇体结构辐射声,以SUBOFF潜艇为原型,建立了包含螺旋桨和轴系实体结构单元的潜艇整艇模型,采用通用有限元程序NASTRAN计算其在真空中的振动特性,同时采用附加质量附加阻尼算法计算其在水下的振动和声辐射特性,对潜艇整艇结构在螺旋桨垂向激振力作用下的振动与声辐射特性进行分析,并着重考虑了后艉轴承刚度对潜艇整艇结构振动与声辐射的影响规律。[结果]研究指出,降低后艉轴承刚度使潜艇结构振动与声辐射的能力主要向其第2阶整体弯曲振动模态频率处集中,且第2阶整体弯曲振动模态频率逐渐向低频移动;在第2阶整体弯曲振动模态频率以上频段降低后艉轴承的刚度能够有效降低潜艇整艇结构的振动和声辐射。[结论]所得结果可为声学设计阶段潜艇关键部位结构参数的选取提供参考。