复合波阻技术波阻特性分析

复合波阻技术在舰船减振降噪中的应用日益广泛。基于有限元思想,综合运用波分析法和阻抗法,提出一种复合波阻元件阻抑结构声传递特性的波动力响应矩阵分析法。该方法将结构离散为若干波导单元和波阻单元,建立附加波阻元件的结构连接的波动力响应广义平衡方程,推导出波导单元波动力响应矩阵及波阻单元附加波动响应矩阵,代入平衡方程求出波导单元的响应幅值,进而求得传递效率与传递损失。在此基础上,数值探讨不同复合波阻元件对波阻特性的影响。结果表明:根据不同类型波阻元件的波阻特性,选择合理的设计参数,并进行科学的组合与优化布置,能显著提高整个频域的结构声传递损失。本研究为复合波阻元件的声学设计提供了分析方法以及新的控制方案,可用于指导舰船结构波阻技术的声学设计。     

组合波阻技术的波动力响应矩阵分析法及其特性研究

基于有限元思想,综合运用波分析法和阻抗法,提出了波阻元件阻抑结构声传递的波动力响应矩阵分析法。将结构离散为多个波导单元和波阻单元,根据连接节点的位移连续,力与力矩平衡,建立附加波阻元件的结构连接广义波动力响应平衡方程,推导出波单元波动力响应特征矩阵及波阻元件附加波动响应特征矩阵,并代入波动力响应平衡方程求解得到波单元的振动幅值,从而求得传递效率与损失。运用该方法对阻振质量,粘弹性夹层以及动力吸振器的波阻特性进行了数值分析。最后,重点分析了组合波阻技术的波阻特性。研究表明,根据不同类型波阻元件的波阻特性,进行科学的组合与优化布置,并选择合理的设计参数,能显著提高组合波阻元件的阻抑效果。以上研究为组合波阻元件的声学设计提供了分析方法及新的控制策略,在舰船等结构减振降噪中具有重要的理论意义与工程应用价值。     

多转角结构中转角处附加的阻振质量对结构波传递的抑制

应用波分析法研究在由平板构成的多转角结构中附加阻振质量对结构声传递的抑制作用.通过引入由半无限长板构成的转角处的透射及反射系数来求解在弯曲波及纵波入射条件下多转角结构中各板内不同形式波的波动表达式,避免了求解复杂的偏微分方程组,从而简化了分析,并在此基础上推导出附加两条阻振质量的双转角结构的能量透射效率.文中同时还进行了模拟船舶结构的简化模型的实验,验证了数值计算得出的-些规律.研究表明:附加在双转角结构的转角处的阻振质量不仅在高频区对结构声的传递有很好的抑制效果,而且还能显著增加两阻振质量之间的有限长板的-阶共振频率处的传递损失. 的多转角结构中附加阻振质量对结构声传递的抑制作用.通过引入由半无限长板构成的转角处的透射及反射系数来求解在弯曲波及纵波入射条件下多转角结构中各板内不同形式波的波动表达式,避免了求解复杂的偏微分方程组,从而简化了分析,并在此基础上推导出附加两条阻振质量的双转角结构的能量透射效率.文中同时还进行了模拟船舶结构的简化模型的实验,验证了数值计算得出的-些规律.研究表明:附加在双转角结构的转角处的阻振质量不仅在高频区对结构声的传递有很好的抑制效果,而且还能显著增加两阻振质量之间的有限长板的 阶共振频率处的传递损失. 的多转角结构中附加阻振质量对结构声传递的抑制作用.通过引入由半无限长板构成的转角处的透射及反射系数来求解在弯曲波及纵波入射条件下多转角结构中各板内不同形式波的波动表达式,避免了求解复杂的偏微分方程组,从而简化了分析,并在此基础上推导出附加两条阻振质量的双转角结构的能量透射效率.文中同时还进行了模拟船舶结构的简化模型的实验,验证了数值计算得出的-些规律.研究表明:附加在双转角结构的转角处的阻振质量不仅在高频区对结构声的传递有很好的抑制效果,而且还能显著增加两阻振质量之间的有限长板的 阶共振频率处的传递损失. 的多转角结构中附加阻振质量对结构声传递的抑制作用.通过引入由半无限长板构成的转角处的透射及反射系数来求解在弯曲波及纵波入射条件下多转角结构中各板内不同形式波的波动表达式,避免了求解复杂的偏微分方程组,从而简化了分析,并在此基础上推导出附加两条阻振质量的双转角结构的能量透射效率.文中同时还进行了模拟船舶结构的简化模型的实验,验证了数值计算得出的一些规律.研究表明:附加在双转角结构的转角处的阻振质量不仅在高频区对结构声的传递有很好的抑制效果,而且还能显著增加两阻振质量之间的有限长板的     

空心方钢阻振质量结构的阻振效果研究

在实心方钢阻振的理论基础上,研究了平板结构受点激励时空心方钢阻振质量对结构中振动波传递的阻抑特性。用振动加速度传递函数和插入损失作为评判指标,对比了在恒定力激励下平板结构布设空心方钢和实心方钢的阻振性能。以某型柴油机的振动作为激励源,分析了在柴油机振动激励作用下阻振质量结构的阻振效果。结果表明空心方钢阻振质量比实心方钢阻振质量结构的阻振效果明显,并大幅度减少了附加质量,在船舶阻振结构设计中具有参考价值。     

舰船阻振质量刚性隔振特性研究

利用波动理论的分析、处理方法,分析了阻振质量对船体结构中振动波传递的阻抑特性,讨论了阻振质量偏心布置对其隔振性能的影响。在此基础之上,突破传统柔性隔振理论的局限,开展双层壳动力舱段阻振质量刚性隔振特性研究,从阻抗失配的角度出发,初步给出了具有高传递损失特性的舱壁及出海管道系统结构形式,为船舶结构声学提供参考。研究结果表明:不同形式的阻振质量增大了船体结构的阻抗失配程度,加剧了振动波在船体结构中的波型转换、散射和反射,显著降低了动力舱段中高频带的振动和声辐射。     

阻振质量刚性隔振在舰船基座结构中应用研究

基于波动理论,探讨了阻振质量对典型船体连接结构中振动波传递的阻抑特性。兼顾基座阻振质量布置工艺,开展了阻振质量偏心距对其隔振特性的影响研究。从工程应用的角度出发,将阻振质量带引入动力舱段基座结构的刚性隔振设计中,联合应用声固耦合法和统计能量法数值研究了阻振质量截面尺寸、截面形状参数和布置位置对舱段全频段隔振特性的影响规律。在此基础上,开发了动力舱段基座阻振质量隔振效果工程快速预报方法,旨在为艇体早期结构声学设计提供参考。     

转角处阻振质量对平面纵波-弯曲波传递衰减作用的研究

运用波分析法研究附加在转角处的阻振质量对平面纵波-弯曲波振动能量传递的衰减作用,并利用互易原理对简化模型进行了测试.实测值与理论计算结果基本吻合,验证了理论分析的正确性.研究表明,阻振质量对转角处纵波-弯曲波能量的传递在高频区有较好的阻挡作用.传递损失的数值在低频区随阻振质量单位长度的转动惯量略有波动,而在高频区,阻振质量单位长度的质量则是确定对平面纵波-弯曲波传递衰减作用大小的唯一参量,且传递损失随其增加而增大.     

角形刚性阻振结构在船舶舱壁的应用研究

运用波动理论分析了刚性阻振结构对振动波的阻抑特性,基于阻抗失配原理设计了多种刚性阻振结构,并将其应用于船舶舱壁典型的“十”字结构处的刚性阻振隔振设计。在基座处施加激励力,数值计算得到模型在不同刚性阻振设计下的加速度传递函数、振级落差。通过对比分析可知：角形阻振质量带相对于方形阻振质量带具有更宽的阻隔频率以及更高的传递损失,中低频角形阻振质量带的隔振效果好,而高频角形空心阻振质量带的隔振效果好。     

复合阻振技术在舰船支撑结构中的应用研究

基于质量阻振机理,分析了阻振质量偏置安装及空心阻振质量结构对阻振性能的影响,提出了综合质量阻振与阻尼减振的支撑结构复合阻振技术。采用FE-SEA法,建立了支撑结构至圆柱壳体的振动传递及声辐射特性分析模型。对比了支撑结构底部阻振、四周阻振和双层阻振的阻振性能,分析了在支撑结构表面粘贴阻尼材料的减振降噪性能。结果表明,双层阻振比单层阻振、约束阻尼比自由阻尼的减振降噪效果更加明显,复合阻振技术比单独减振设计的减振频率更宽,减振效果更好。复合阻振技术对支撑结构的减振设计具有工程应用价值。     

刚性阻振质量在舰船基座设计中的应用研究

基于阻抗失配原理,分析刚性阻振质量阻隔振动波传递的特性,提出在舰船弹性基座中引入刚性减振器．即在舰船基座与船体结构连接部位布设刚性阻振质量．并利用有限元法对基座舱段耐压壳体及基座板结构的振动传递特性进行数值仿真研究。研究结果表明：对于中高频结构噪声,刚性阻振质量能有效降低基座舱段耐压壳体的振动及声辐射,而对于低频结构噪声,阻振质量的减振效果不明显,甚至没有减振效果。这对刚性阻振技术在实艇减振降噪中的应用具有重要的参考意义。     

阻振质量对板平面弯曲波传播的阻抑

研究了无限板上受点激励时阻振质量对结构声传递的阻抑,采用基于能量观点的隔振度来定义阻振质量的阻抑作用.通过理论分析验证了隔振度简化公式的可行性.发现板平面弯曲波分别和阻振质量的弯曲波和扭转波达到最佳耦合时,平面弯曲波发生最大透射.算例分析和试验研究论证了理论分析的正确性,为阻振质量应用于结构声传递途径的控制提供了理论和试验基础.     

基于波叠加法的声辐射阻计算研究

机械结构的声辐射功率直接表征了结构向外辐射的声能量,而结构表面声辐射阻则反映了该结构向外辐射声能量的能力。文章基于波叠加法,研究声场的声压、源强度和表面法向振动速度之间的关系,推导了结构声辐射阻矩阵。针对典型的声学结构,计算了其表面辐射阻。根据声辐射阻定义,设计了声辐射阻的测量装置,通过实验验证了理论计算方法的正确性。且对一般复杂结构,研究了结构声反射及共振对声辐射阻的影响。     

动力设备周围阻振质量闭式回路隔振特性研究

基于波动理论分析了T型板架中阻振质量对振动波传递的阻抑特性,推导了阻振质量的隔振度公式,给出了振动波入射角度、阻振质量截面参数对其隔振性能的影响规律。在此基础上,基于阻抗失配原理将环形阻振质量回路、矩形阻振质量回路引入双壳动力段动力设备周围结构的刚性隔振动设计中,给出了艇体铺板结构阻振质量刚性隔振设计原则。结果表明阻振质量闭式回路能有效降低动力舱段的振动及声辐射。     

二端离散元件动力学特性的矩阵描述法在阻振基座分析中的应用

在元件坐标系下,分别推导了离散元件(质量、弹簧、阻尼、刚体)输入端状态向量与输出端状态向量之间的关系,给出了向前传递矩阵、向后传递矩阵和广义阻抗矩阵的解析公式。并且讨论了点阻抗或点导纳与传递矩阵或广义阻抗矩阵之间的关系。此外,文中还分别采用传递矩阵法和导纳矩阵法推导了阻振基座的纵向振动方程,得到了纵向力传递率的解析公式。两种方法得到的结果相同,但传递矩阵法的推导过程更简洁。文中还采用传递矩阵法推导了阻振基座的横向振动方程,得到了横向力传递率的解析公式。所导得的公式可用于指导阻振基座的动力学设计,计算工作量不大且精度较高。     

二端离散元件动力学特性的矩阵描述法在阻振基座分析中的应用

在元件坐标系下,分别推导了离散元件(质量、弹簧、阻尼、刚体)输入端状态向量与输出端状态向量之间的关系,给出了向前传递矩阵、向后传递矩阵和广义阻抗矩阵的解析公式.并且讨论了点阻抗或点导纳与传递矩阵或广义阻抗矩阵之问的关系.此外,文中还分别采用传递矩阵法和导纳矩阵法推导了阻振基座的纵向振动方程,得到了纵向力传递率的解析公式.两种方法得到的结果相同,但传递矩阵法的推导过程更简洁.文中还采用传递矩阵法推导了阻振基座的横向振动方程,得到了横向力传递率的解析公式.所导得的公式可用于指导阻振基座的动力学设计,计算工作量不大且精度较高.     

典型舰船舱壁结构隔振优化设计

基于波动理论,探索了船体结构布置阻振质量后的振动波传递的机理,讨论了振动波入射角度、阻振质量截面尺寸对其隔振性能的影响。从阻抗失配的角度出发,开展双层壳动力舱段典型舱壁结构隔振优化设计。综合运用刚性阻振质量锯、阻振质量环路,初步给出了具有高传递损失特性的舱壁结构形式。结果表明：隔振优化设计后舱壁结构在有效降低了动力舱段结构振动与声辐射的同时,更加显著地隔离了结构噪声向邻近舱段的传递。     

阻振质量结合阻尼对船舶结构振动传递的抑制

利用波分析法研究了结构声在典型船舶结构中的传递规律及其抑制措施,通过数值计算比对了不同阻尼布置的效果。根据全局阻尼的局限性,提出了阻振质量结合阻尼的抑制方法,并通过对某简化船舶结构的方针分析验证了其有效性。研究表明,阻振质量结合阻尼完全可以达到甚至超过全局阻尼的减振效果,且阻尼层敷设在阻振质量之前,效果更明显。这对舰船减振降噪有一定指导意义。     

刚性阻振质量阻隔振动波传递特性数值研究

基于阻抗失配原理,从波动角度分析了刚性阻振质量阻隔振动波传递的特性,并利用有限元法数值研究了重量及截面形状参数对刚性阻振质量隔振性能的影响。结果表明:刚性阻振质量能有效隔离中高频振动波的传递,且其重量越大,隔振效果越好,而对低频振动波则几乎不起隔离作用;对于矩形截面的刚性阻振质量,适当增大其截面高度同时减小截面宽度,可有效提高刚性阻振质量的隔振降噪效果,这对刚性阻振质量在船体结构减振降噪中的应用具有一定的参考意义。     

舰船复合阻振基座的减振特性研究与实验

舰船设备的振动影响了舰船的安全航行和船员的日常生活。本文针对设备基座的减振问题,进行基座的减振特性研究和实验。在介绍基座减振系统和基座优化设计原理的基础上,对复合基座减振进行减振特性研究,提出基座的减振评价指标,并设计实验方案,验证复合基座的减振特性。实验表明,复合阻振基座可极大提升基座结构的减振效果。     

含阻振质量的L型结构在舱段壳体隔振中的应用

利用波动理论分析L型连接板转角处阻振质量阻抑振动波传递的特性,基于阻抗失配和波形转换原理,将此阻抑技术引入壳体隔振设计中,数值计算壳体隔振设计前后的振动与声辐射性能,讨论阻振质量的重量和截面尺寸对其隔振性能的影响,并在此基础上根据模态控制法进一步对壳体隔振设计进行探讨。研究结果表明：将转角含阻振质量的L型连接结构引入壳体隔振设计,不仅能有效降低动力舱段结构的振动,而且还能显著隔离振动波向邻近舱段的传递;在总的阻振质量不变的前提下,合理地布置变质量变截面的阻振质量能显著提高总的隔振降噪效果。