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。     

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。     

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。     

周期性阻振质量船体板振动带隙特性研究

基于固体晶格能带理论,研究了周期性阻振质量船体板结构中振动波传播特性.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原胞模型的频散关系、本征位移场以及有限周期阻振质量船体板结构的频率响应函数.研究结果表明,周期性阻振质量船体板结构中存在振动带隙,阻振质量对船体板结构振动波衰减和阻隔特性主要是由振动带隙引起.     

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.     

二维周期性结构的声波带隙研究

从二维周期性结构的振动方程出发，建立二维带隙计算模型，并在此基础上分析带隙与材料结构特性的关系。实例数值计算结果证明，理论结果与试验仿真计算结果是一致的。     

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.     

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。     

周期支撑管路横向振动波传播特性分析

管道系统在船舶行业中应用广泛,其振动及声辐射特性一直以来都是研究的热点.基于Timoshenko梁理论,本文首先利用传递矩阵法计算了单根充液管道的横向振动响应,并通过有限元计算和实验对比验证了计算方法.在此基础上,对管道系统的传递矩阵取特征值得到波传播参数,从而进一步分析了周期支撑的充液管道系统的振动波传递特性.由本文的计算结果可见,基于Timoshenko梁理论的横向振动响应比基于Euler-Bernoulli梁理论的结果更为精准,尤其是在较高频域内.此外,弹性支撑的刚度和间距会影响波阻和波传播带.本文工作将为周期支撑管系的减振提供一定的技术参考.     

Numerical analysis of acoustic band gaps in two-dimensional periodic materials

Using the plane-wave expansion （PWE） method , the band gaps of the two-dimension phononic crystals composed of square, triangle and honeycomb arrays aluminum cylinders in the air are calculated numerically. The band structures of three lattices were compared and analyzed. It is concluded that the band-gap of honeycomb lattices is located at lower frequency fields, compared with square and triangle lattices, When the filling fraction is between 0. 091 and 0. 604 6, the honeycomb lattices have larger band gaps and gain an advantage over square and triangle lattices. In addition, the gap map is introduced to illustrate the influences of filling fraction on the number, the relative width and the limit frequency of the band-gap.     

柴油机周期双层隔振系统振动特性

舰船对动力设备的隔振性能要求越来越高,基于柴油机双层隔振系统,利用周期结构对弹性波的带隙特性,将双层隔振系统的筏体设计成周期结构。在ANSYS中对双层隔振系统进行谐响应计算,通过对比分析,斜方柱周期筏体在200-1000Hz内具有更好的隔振效果,在410.5 Hz、807 Hz处出现带宽分别为15Hz、29.5Hz带隙。采用缩减周期数的斜方柱周期筏体建立双层隔振实验系统,验证了斜方柱周期结构的带隙特性。     

基于HMC1053的低频磁场三维时域检测技术

国内在磁场时域测量方面侧重于单频磁场的测量，宽频磁场三维时域波形的测量研究少见报道。在三维磁阻传感器HMC1053的基础上，研制了一种适用于低频磁场的测量装置，可以直接读取空间宽频磁场的三维时域波形，并且设计了适用于HMC1053的置位／复位电路，提高了仪器的可靠性和准确度。最后对通电长直导线周围的磁场进行实验测量，给出了数据和图形。     

钹式水听器的改进和测试

钹式水听器体积小,灵敏度高,但其接收性能不够稳定,接收频带较窄．为了克服这些弱点,对其结构进行改进．运用双片陶瓷并联代替单片陶瓷,并缩小陶瓷半径．再通过有限元仿真实验和水池实验,对改进前后的钹式水听器进行测试,结果表明,改进后的钹式水听器接收性能更加稳定,接收频带也明显增加,同时其灵敏度依然较高．     

管路系统结构及其参数对冲击响应的影响分析

对管路系统进行了冲击响应的仿真及试验分析,得到了管路系统弹性吊架、间隙、弹性支撑三种管路系统结构及其参数对冲击响应的影响情况.结果表明:集中质量点处的最大冲击加速度值在管路系统配置了弹性吊架后有所减小,配置间隙后有所增大,弯管处的应变最大值则反之.在较小范围改变吊架刚度及间隙大小对两者的影响均不大,但两者在管路系统配置了弹性支撑后均有所减小,且均衡支撑将使应变最大值的减小更为明显.研究结果为舰艇管路系统结构抗冲击防护提供了支持.     

惯导系统初始对准自适应参数选取法研究

平台式惯导系统的初始对准,为进入导航状态提供必要的初始条件,主要的性能指标是对准精度和时间。本文提出了一种新的变频带对准法的三阶调平系统,在对准过程中,系统的带宽能适应调平过程中信噪比的变化,从而使性能达到最优,经理论分析和仿真研究表明,这种新方法比经典方法,调平速度快而且提高了水平陀螺测漂及方位角的估值的精度。     

带限位隔振系统冲击响应分析

为提高舰载设备的抗冲击能力,利用ANSYS中的弹簧间隙单元构建有限元模型,通过仿真计算分析限位器刚度参数对隔振系统抗冲击性能的影响,揭示二次冲击问题产生的原因并给出合理建议。研究结果表明:在任一安装间隙下,随刚度比的增加,被隔振设备的相对位移响应逐渐减小,加速度响应迅速增加,二者呈负相关;二次冲击问题不受传统限位器刚度大小影响,但通过合理选用限位器参数或设计新型大阻尼限位结构可有效改善二次冲击的影响,进而提高舰载设备的抗冲击性能。