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.     

四边简支型声子晶体薄板的低频隔声特性验证

薄板结构通常难匹配工程实际中的低频隔声要求。针对有限大的矩形声子晶体板,建立其在四边简支边界条件下的声波控制方程,基于模态形函数叠加法推导其传声损失数值计算方法。通过对比,采用有限元结果验证了本文方法的有效性。所提出的计算方法相对于有限元数值方法具有更高的计算效率,能在较宽的频率范围内给出精确的结果,且便于分析结构传声的物理机制和结构参数对传声性能的影响。最后分析局域振子的参数对声子晶体板的传声性能的影响。实验结果表明:通过对局域振子的有效参数调节,可以实现良好的低频隔声性能。     

导管声子晶体结构带隙特性研究

海洋平台导管结构常受到洋流、台风等激励而振动,低频振动控制是评估海洋平台安全性的重要指标。针对海洋平台导管受低频振动控制问题,设计了基于布拉格机理的一维声子晶体导管。利用有限元法得到周期结构的带隙特性,然后分析一维周期声子晶体导管结构的纵向能带特性,在一维周期导管结构能带结构的基础上,进一步研究了周期结构单元的密度、弹性模量等材料参数和晶格常数、组分比、厚度等结构参数对一维周期导管结构的纵向振动带隙特性影响规律。结果表明:晶格常数和材料的组分比对带隙的起止频率、带隙宽度和中心频率影响明显;导管壁厚、导管密度和弹性模量对带隙的起止频率、带隙宽度和中心频率影响很小。     

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.     

水下加筋圆柱壳体的振动与近场声辐射研究

从实验和理论计算两个方面，对敷有隔声去耦材料的水下加筋圆柱壳体振动和声辐射进行讨论分析。实验分为三种工况：双壳全部敷设、双壳60％敷设和双壳不敷设隔声去耦材料，实验结果数据包括模型的振动加速度和辐射声压。理论计算采用有限元结合边界元技术计算模型的低频特性，采用统计能量分析计算模型的中高频特性。通过对实验和计算结果的对比分析，证明隔声去耦材料在200Hz以上能明显减小结构振动和降低辐射噪声。另外，还发现有限元结合边界元的计算结果只在700Hz以下与试验结果吻合较好，这说明传统的FEM＋BEM和统计能量分析在计算复杂结构声振耦合系统时的适用频率范围是不同的，前者适合低频问题，后者适合中高频问题，它们具有互补性。     

水下圆柱壳空气管隔声性能分析及试验研究

利用水下阻抗失配原理,提出了水下空气隔声层的概念,利用模态法及隔声层等效参数法求解了隔声层水下单层圆柱壳的降噪效果。利用橡胶气管实现了空气隔声层,并在新安江水库进行小圆柱壳模型的外场声辐射试验,验证了空气管隔声层的隔声效果,计算及试验结果表明:采用等效参数能够较好地描述橡胶气管隔声层;采用阻抗失配原理构建的气管隔声层具有较好的水下隔声性能,在100 Hz以上频率范围内达到2-15 d B隔声降噪效果;隔声层厚度越厚,降噪效果越好,双层气管隔声层隔声效果较单层气管隔声层好3 d B左右。     

基于SMA的隔声瓦宽频声学优化研究

文章采用分层媒质模型,对双壳背衬下隔声瓦的隔声性能进行了数值计算,借助敷设隔声瓦的加筋水下双壳振动及声辐射模型试验探索其宏观降噪特性。在腔型对隔声瓦声学性能的影响规律分析基础上,针对现有隔声瓦低频声学性能的不足,提出了一种采用形状记忆合金丝作为驱动器的宽频可控隔声瓦。结果表明:宽频可控隔声瓦低频机械激振下声学性能显著提高,同时有效拓宽了工作频带。     

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。     

船用粘弹性材料吸声及隔声特性试验研究

本文介绍了船用粘弹性材料的特点，对其吸声和隔声特性进行了试验研究。采用混响室法和驻波管法测得了粘弹性材料的吸声系数，并根据“建筑隔声测量规范”在空气声隔绝实验室测得了隔声量频率特性曲线，为船用粘弹性材料用于隔声降噪设计提供了实验依据。     

声隐身超材料发展综述

随着声呐技术逐步实现低频探测等特点,声隐身技术的发展面临巨大挑战。声学超材料是一类具备超常物理特性的人工复合材料,可以实现小尺寸结构对大波长(低频)声波传播的抑制。从减隔振、吸隔声以及声目标强度3个方面分析声学超材料的特性,探讨声学超材料用于水下航行器声隐身的前景。与传统材料相比,声学超材料在降低水下航行器低频辐射噪声,牵引新型声隐身技术的发展方面有着广阔的应用前景。