基于禁带特性的周期点阵夹芯板减振隔声性能研究与芯体设计

发布时间：2017-07-03 12:09

  本文关键词：基于禁带特性的周期点阵夹芯板减振隔声性能研究与芯体设计

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【摘要】：摘要：周期结构具有频率禁带特性,即处于频率禁带范围内的振动或波动无法在结构中传播,从而实现结构隔振降噪的目的。周期点阵夹芯板是一种典型的周期结构,具有轻质、高强和高能量吸收等优良特性,是一种集多功能于一身的优秀建筑板材,具有重要的科研价值和实际意义。 本文设计了三种新型周期点阵夹芯板—N型、X型和重叠金字塔型,并利用COMSOL有限元软件对三种传统点阵夹芯板和三种新型点阵夹芯板分别进行了能带结构的分析计算。针对二维N型周期点阵夹芯板,计算了几何参数和材料参数对其能带结构的影响,得到了禁带的变化规律；计算了它的振动传输曲线,并分析了其隔振特性。针对三维金字塔型周期点阵夹芯板,研究了结构尺寸对其方向禁带的影响,得到了方向禁带的变化规律；计算了它的传声损失曲线,并分析了其隔声性能。结果如下： 1.当夹芯板只在平面方向具有周期性时,三种传统点阵夹芯板不存在较宽的完全禁带,而三种新型点阵夹芯板均有良好的禁带特性。其中,N型周期点阵夹芯板的禁带特性最好。 2.当夹芯板在平面方向和厚度方向均具有周期性时,六种夹芯板均不存在完全禁带,但在厚度方向均存在方向禁带。其中,金字塔型夹芯板在厚度方向具有最好的禁带特性。 3.面板厚度和平面方向的周期尺寸对禁带中心频率位置影响较大,而芯体的宽度、高度和杆件直径能够有效改变禁带的宽度。 4.N型点阵夹芯板振动传输曲线与金字塔型点阵夹芯板传声损失曲线中,都存在振动和声波发生明显衰减的频率范围,且这一范围与其能带结构中的禁带和方向禁带范围相吻合。说明利用周期点阵夹芯板的禁带特性能够有效抑制振动和声波在结构中的传播,实现减振隔振以及隔声降噪的应用。
【关键词】：周期点阵夹芯板 禁带 隔振 隔声
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU352.12;TB535
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 周期点阵夹芯板的特征12-15
• 1.2.1 周期点阵夹芯板的轻质、高强特性13
• 1.2.2 周期点阵夹芯板的周期特性13-14
• 1.2.3 周期点阵夹芯板的禁带特性14-15
• 1.3 周期结构的研究现状15-19
• 1.3.1 周期结构禁带特性的研究概述15-17
• 1.3.2 点阵夹芯板研究概述17-19
• 1.4 本文的研究思路和内容19-21
• 2 周期结构的基本理论21-29
• 2.1 弹性波波动方程21-22
• 2.2 周期结构的Bloch定理22-23
• 2.3 周期结构禁带的常见计算方法23-25
• 2.4 周期结构禁带的产生机理及调节规律25
• 2.5 周期结构禁带特性的描述方法25-29
• 2.5.1 无限周期结构的能带结构25-26
• 2.5.2 有限周期结构的传输特性26-29
• 3 二维周期点阵夹芯板减振性能研究与芯体设计29-57
• 3.1 问题描述29-31
• 3.2 数值计算与讨论31-34
• 3.3 周期点阵夹芯板的芯体设计与优化34-50
• 3.3.1 夹芯板的芯体设计34-40
• 3.3.2 N型点阵夹芯板的参数分析40-50
• 3.4 N型点阵夹芯板的振动传输响应及减振性能分析50-53
• 3.5 六种夹芯板的性能比较53-55
• 3.6 本章小结55-57
• 4 三维周期点阵夹芯板的隔声降噪性能研究57-75
• 4.1 问题描述57-58
• 4.2 三维周期点阵夹芯板的禁带特性58-61
• 4.3 三维周期金字塔型点阵夹芯板的参数分析61-67
• 4.3.1 平面方向周期尺寸对方向禁带的影响62-63
• 4.3.2 面板厚度对方向禁带的影响63-64
• 4.3.3 芯体宽度对方向禁带的影响64-65
• 4.3.4 芯体高度对方向禁带的影响65-66
• 4.3.5 芯体杆件直径对方向禁带的影响66-67
• 4.4 三维周期金字塔型点阵夹芯板的隔声降噪性能研究67-73
• 4.4.1 夹芯板的隔声量计算68-72
• 4.4.2 夹芯板的隔声降噪设计72-73
• 4.5 本章小结73-75
• 5 结论与展望75-77
• 5.1 结论75-76
• 5.2 展望76-77
• 参考文献77-83
• 作者简历83-87
• 学位论文数据集8

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：513581