基于流固声耦合的机械结构振动—声辐射研究

发布时间：2017-03-27 07:01

  本文关键词：基于流固声耦合的机械结构振动—声辐射研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋转机械是机械设备的重要部件之一。随着科技进步及工业自动化程度的发展,旋转机械故障诊断越来越受到重视。传统的振动信号故障分析与诊断的研究已经非常成熟,然而对于现代化的某些大型设备来说,利用振动信号进行分析比较困难,因此,提出了利用声学信号进行机械设备的故障诊断。本文研究基于流固声耦合的机械结构振动声辐射,利用振动声学仿真软件ACTRAN对简单结构振动与声音关系进行仿真,结合仿真结果进行实验探究,从而对机械结构振动与声音的关系形成了理论基础,对解决工程实际问题有一定的指导意义,并会对利用声学进行故障诊断技术的研究产生积极的影响。文中对振动学及声学基础进行了叙述,并认真对比分析了各类压电材料,选定PZT压电陶瓷材料作为实验中压电陶瓷片的材料。通过利用声学仿真软件ACTRAN对简单的球体及正方体模型的正常结构与故障结构进行仿真激励分析,同时在半消音室中利用传声器阵列及信号发生器的设备体进行了实验分析,利用压电陶瓷片对结构体进行不同频率的激振,利用labview软件采集各结构体在不同激励频率下的振动信号和声压信号,同时对这些采集数据利用MATLAB软件进行数据处理分析,经过分析得出：当激振频率小于240Hz时,随着激振频率的增大,结构体自身的声压及振动位移幅值在不断减小,同时振动位移幅值与声压的变化呈正相关。当激振频率大于240Hz时,随激振频率的增大,结构体自身的声压及振动位移幅值在不断增大,而1220Hz为正方体结构的固有频率或者为固有频率的倍频。在流体中,声场的声压是围绕着结构体向外进行辐射。对有裂纹(故障)的结构体进行分析得到了故障位置处的声压及振动幅值的变化比较明显,而且裂纹对应的流体声场分布的声压变化比较大。
【关键词】：流固耦合 压电陶瓷 激振 ACTRAN 声振关系
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH113.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题来源及研究意义10
• 1.2 振动声辐射问题研究现状及发展趋势10-11
• 1.3 结构振动声辐射主要研究方法11-13
• 1.4 本文主要研究内容13-16
• 第二章 结构振动与声场分析的基本理论16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 结构振动理论基础介绍16-19
• 2.3 声学理论基础介绍19-22
• 2.4 声与结构的耦合方程22-23
• 2.5 结构振动声辐射分析23-24
• 2.6 本章小结24-26
• 第三章 压电材料的选择与相关特性分析26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 压电材料的选型及其电特性和力学特性26-30
• 3.3 压电材料的压电原理30-32
• 3.4 压电陶瓷材料的相关参数及其在结构体的工作原理32-34
• 3.5 粘贴式压电陶瓷片对结构力学的影响34-36
• 3.6 本章小结36-38
• 第四章 基于ACTRAN的结构振动声辐射仿真38-58
• 4.1 引言38
• 4.2 ACTRAN软件介绍38
• 4.3 振动声辐射的有限元/边界元解法38-40
• 4.4 结构体振动声辐射的仿真分析40-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 结构振动声辐射实验研究与结果分析58-70
• 5.1 引言58
• 5.2 实验方案58-60
• 5.3 实验装置及参数60-62
• 5.4 实验结果及分析62-67
• 5.5 本章小结67-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 附录76-77
• 致谢77

【共引文献】

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