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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

结构振动声辐射阻尼研究

本文基于振动理论引出了阻尼的基本概念和常见的阻尼形式，综述了阻尼的发展状况及国内外有关辐射阻尼的研究现状，对阻尼的研究意义和发展前景做出了展望。文章重点讨论辐射阻尼的特性，从能量耗散角度提出了结构声辐射阻尼的有关概念，并用结构的声辐射模态来表征结构自身的固有声辐射特性。作为弹性半空间上基础动力响应的重要参数，辐射阻尼是动力机械基础、舰船减振降噪和水下声辐射的关键课题之一。考虑到辐射阻尼的特性，本文试图采用结构振动时耗散能量与振动总能量的比来建立辐射阻尼的数学模型，并讨论了其在数值方法上实现的可能性，为结构水下声辐射特性研究做出了有益的理论探索。     

新型材料在船舶减振降噪方面的前景与应用

目前舰船上仍大量使用传统材料,而近年来新型材料的发展优化了舰船的设计及性能。本文从材料的角度为船舶的减振降噪提供新策略。主要介绍新型阻尼材料、负泊松比材料、超磁致伸缩材料、功能梯度材料、声子晶体和声子玻璃这几种当下热门的新型材料,分别阐述其作用机理,目前国内外的发展现状,并简要分析它们在船舶减振降噪方面的应用前景,希望能为未来新材料在舰船上的应用提供参考。     

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.     

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。     

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。     

有限周期复合结构隔振系统的有限元分析

基于有限元法,研究有限周期复合结构的隔振性能。利用波动方程建立复合结构的数学模型,用有限元法对其离散,最后进行数值仿真。结果表明,有限周期复合结构的模态频率随着散射体密度的增加而减小,随着散射体直径的增大,隔振效果越好,并且有效隔振频率范围随散射体直径的增大而增大。     

Numerical Analysis of the Effects of Periodic Gust Flow on the Wake Structure of Ventilated Supercavities

A computational model is established to investigate the effects of a periodic gust flow on the wake structure of ventilated supercavities. The effectiveness of ...     

洋山深水港区四期工程接岸结构冲刷分析

水工建筑物前沿底部冲刷严重,将对建筑物的稳定性造成巨大威胁。洋山深水港区四期工程接岸结构西端区域进行了定期的水下地形测量,本文根据取得的实测数据资料,对洋山水域的水深变化趋势进行分析及分类拟合预测,并与现行规范理论计算结果进行对比、分析得出相关结论,供洋山附近及类似工程参考。     

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.