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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

简化双层底结构振动传递及抑制特性分析

本文运用波分析法研究了简化双层底结构振动能量传递及抑制特性.通过理论计算,对比了不同阻振质量布置的阻振效果;根据多级阻振质量的局限性,提出阻振质量结合阻尼层的复合抑制措施.使用有限元法建立阻抗边界模拟无反射边界对简化模型进行了数值试验,有限元法与解析法结果基本吻合,验证了理论分析的正确性.研究结果表明,内外底板均以弯曲振动为主,底纵桁发生弯曲或纵向共振时,传递至外底板的振动能量最高;复合抑制措施可以达到甚至超过多级阻振质量的阻振效果,并能有效拓宽隔振频带.这为双层底结构振动抑制提供了理论分析和数值试验基础.     

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。     

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。     

船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性

研究了船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性.基于波动理论,根据不均质结构中波型转换、阻抗特性,推导并给出了振动波入射不同连接形式的船舶基座结构的透声系数及隔声量公式,归纳了隔振性能随基座板架厚度比及频率变化规律,讨论了基座连接结构处板架固定方式对隔振性能的影响.在理论分析基础上,构造含阻振质量的阻抗失配基座.数值结果表明阻抗失配基座显著增大了基座的输入机械阻抗,加剧了振动波在船体板架中的波形转换、散射和反射,显著提高了舰船基座结构的隔振效果.     

对称波形底箱型水面防波堤性能试验研究

为了提高箱型水面防波堤的消波性能,将箱型水面防波堤的主体底部外形进行了改造,即将主体底部由平底改造为对称波形底,提出了一种对称波形底水面防波堤。对平底和对称波形底箱型防波堤分别进行了物理模型试验研究。试验时,将平底和对称波形底的方箱型消波主体通过支架固定在小型波浪水槽中,保持水槽水深不变,改变箱体吃水、波陡、波长,进行了系列试验。给出两种模型的透射系数、反射系数和能量损耗系数随相对宽度BL的变化规律。通过比较发现:对称波形底的消波性能比平底的优良,增加的消波效果高达60%左右;两种模型的反射系数相差无几,说明改变箱型底部结构对于防波堤反射性能的影响不大;对称波形底对于波能的损耗作用要强于平底。     

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.     

透空式防坡堤周围的非线性波浪传播的数值模拟

对非线性波浪在透空式防波堤周围的波浪变形进行了数值模拟,在Boussinesq波浪方程中加入与透空建筑物有关的新耗散项,从而界定了透空建筑物引起的部分反射和透射,波浪折射—衍射的传播过程通过控制方程求解。波浪控制方程通过有限差分方法求解。模型应用于模拟波浪经过具有部分反射的群桩式透空结构,结果表明透空式防波堤可以有效地衰减波浪和作为重力式结构的一种替代方式。     

基于物模试验的平板与弧板式防波堤水动力特性对比

为探求一种消浪效果优良且受力较小的新型结构,通过物理模型试验,对比单平板式与单弧板式防波堤的水动力特性,分析不同波浪参数情况下,透射系数、反射系数、压力以及结构物周围流场的变化关系。结果表明,结构物出水状态时,弧板式防波堤对波浪的透射系数明显小于平板式防波堤,入水状态时则相反,静水面处两者相当;结构物出水状态时,弧板式防波堤对波浪的反射系数略大于平板式防波堤,而在静水面及入水状态时,平板式防波堤对波浪的反射系数明显大于弧板式防波堤;两种结构上表面不同测点处的压力差别较大,而下表面的差别不显著。