周期結(jié)構(gòu)禁帶調(diào)控與減振降噪應(yīng)用探索研究.pdf

1、隨著對裝備性能的要求不斷提高，以及人們環(huán)境意識的增強和對高品質(zhì)生活的追求，振動與噪聲問題日益受到人們的重視。在飛行器、艦艇、列車、汽車等工業(yè)領(lǐng)域，減振降噪已成為亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。
　　板殼類結(jié)構(gòu)在飛行器、艦船、列車等典型裝備中有著廣泛的應(yīng)用，是構(gòu)成這些裝備的艙體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其聲振特性對艙室噪聲環(huán)境有重要影響。因此，對均勻板、夾層板等典型工程板結(jié)構(gòu)的振動、聲輻射與聲透射問題進行深入研究，探索新的有效聲振抑制手段，對

2、裝備艙室噪聲抑制工作具有重要意義。近年來，人工周期結(jié)構(gòu)中彈性波/聲波的傳播受到了廣泛的關(guān)注，其主要物理特性之一是彈性波禁帶，在禁帶頻段內(nèi)彈性波的傳播將被顯著抑制。這為工程中的振動與噪聲控制提供了新的思路。
　　本文以典型裝備艙室噪聲抑制為背景，針對板結(jié)構(gòu)的減振降噪問題，開展了周期板結(jié)構(gòu)的彈性波禁帶與基于周期結(jié)構(gòu)設(shè)計的減振降噪研究。首先，以周期均勻板與周期夾層板兩種結(jié)構(gòu)為研究對象，開展了禁帶分析，揭示了禁帶調(diào)控規(guī)律；其次，以周期夾層

3、板為研究對象，開展了基于周期結(jié)構(gòu)設(shè)計的板結(jié)構(gòu)減振降噪研究，深入揭示了其作用機理；最后，進行了基于周期隔振設(shè)計的板結(jié)構(gòu)激振力隔離與聲振響應(yīng)抑制研究。論文的主要內(nèi)容和研究成果如下：
　　1、開展了周期均勻板的禁帶特性分析、禁帶調(diào)控與拓展研究。建立了具有集中參數(shù)附加結(jié)構(gòu)的周期均勻板的禁帶特性等效分析模型，提取了不同附加結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵作用因素，提出了禁帶的統(tǒng)一性分析方法；基于等效分析模型，揭示了附加結(jié)構(gòu)等效參數(shù)對禁帶的調(diào)控規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了若干周期

4、板結(jié)構(gòu)禁帶的拓展效應(yīng)與現(xiàn)象；開展了周期均勻板禁帶調(diào)控實驗研究，驗證了相關(guān)禁帶調(diào)控與拓展規(guī)律。這些工作為周期均勻板禁帶分析、設(shè)計與優(yōu)化提供了有益支撐。
　　2、開展了周期夾層板的禁帶特性分析、禁帶調(diào)控與內(nèi)在機理研究。設(shè)計了具有附加局域共振單元與附加硬質(zhì)單元的周期夾層板結(jié)構(gòu)，對其禁帶特性與參數(shù)調(diào)控規(guī)律進行了研究；建立了禁帶帶邊模式的簡化物理模型，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對禁帶的內(nèi)在影響因素。研究工作可以為周期夾層結(jié)構(gòu)禁帶分析與設(shè)計提供有益借鑒，

5、并對同類型周期夾層板的結(jié)構(gòu)參數(shù)對禁帶的影響規(guī)律分析與預測提供指導。
　　3、開展了基于周期結(jié)構(gòu)設(shè)計的夾層板結(jié)構(gòu)減振降噪研究。針對具有附加共振單元的周期夾層板結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分析了周期結(jié)構(gòu)設(shè)計對結(jié)構(gòu)振動、聲輻射、聲透射的抑制效果，深入揭示了其產(chǎn)生聲振抑制的作用機理；開展了周期夾層板減振降噪實驗研究，驗證了利用周期結(jié)構(gòu)設(shè)計進行聲振抑制的有效性；建立了直升機艙室的簡化模型，開展了將周期結(jié)構(gòu)設(shè)計用于彈性聲腔系統(tǒng)聲振抑制的分析與可行性驗證。研究工

6、作為深入認識周期結(jié)構(gòu)聲振特性以及推進人工周期結(jié)構(gòu)理論在減振降噪領(lǐng)域的應(yīng)用探索提供了理論基礎(chǔ)。
　　4、探索了基于周期隔振設(shè)計的板結(jié)構(gòu)聲振響應(yīng)抑制。開展了利用周期隔振器進行施加于基礎(chǔ)板結(jié)構(gòu)的激振力隔離的研究，探討了對基礎(chǔ)板振動與聲輻射的抑制效果；通過附加動力吸振器與一維周期結(jié)構(gòu)禁帶拓展，對隔振性能進行了進一步改善；針對直升機艙室簡化模型，開展了基于周期隔振設(shè)計的艙室聲振抑制研究。相關(guān)工作為改善隔振系統(tǒng)的隔振性能、抑制基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的振動與