轻质点阵夹芯结构的声学性能研究

发布时间：2021-04-26 08:08

　　轻质夹芯结构一般由高刚度、高强度的薄面板和中间轻质且较厚的芯子构成,因其具有低密度、高刚度、高强度等特性,被广泛地应用在航空航天、交通运输、建筑、军事等领域。点阵夹芯结构作为一种新型的轻质夹芯结构,与传统的蜂窝、泡沫、波纹板等轻质夹芯结构相比,具有更高的比刚度与比强度。另外,点阵结构由于其内部区域的贯通性,在多功能应用方面具有巨大的潜力,因此越来越受到人们的关注。目前,对点阵结构的研究主要集中在制备、静力学以及振动、冲击等少数动力学领域,有关声学振动方面的研究较少。本文围绕这一问题,研究了点阵夹芯结构在声波激励下的隔声与吸声性能,建立了相应的理论模型,通过数值计算、有限元仿真和实验等方法对点阵结构的声学性能进行了分析与讨论。主要研究内容如下:首先,研究了各向同性材料金字塔点阵结构的隔声性能。基于经典薄板理论和空间谐波展开法,建立了该结构的声振理论模型。分别通过实验与有限元仿真验证了理论模型的正确性。通过数值计算,分析了入射声波角度、材料弹性模量以及结构尺寸等参数对结构隔声性能的影响,重点讨论了这些参数与几种共振模式的相关性。通过参数分析,阐明了芯杆在隔声问题中发挥的作用。其次,研究了复... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 轻质结构声学性能研究
        1.2.2 复合材料轻质结构声学性能研究
        1.2.3 多孔材料声学特性研究
        1.2.4 微孔结构吸声性能研究
        1.2.5 文献综述小结
    1.3 本文主要研究内容
第2章 金字塔点阵结构隔声性能研究
    2.1 前言
    2.2 金字塔点阵结构声振理论模型
        2.2.1 问题描述
        2.2.2 空间谐波展开法模型
        2.2.3 虚功原理
        2.2.4 收敛性分析
    2.3 金字塔点阵模型验证
        2.3.1 金字塔点阵试件的制备与实验验证
        2.3.2 有限元仿真验证
    2.4 金字塔点阵结构隔声性能分析与讨论
        2.4.1 声波入射角度对隔声性能的影响
        2.4.2 芯杆弹性模量、质量和倾角对隔声性能的影响
        2.4.3 面板弹性模量和厚度对隔声性能的影响
        2.4.4 材料损耗因子对隔声性能的影响
    2.5 本章小结
第3章 复合材料金字塔点阵结构隔声性能研究
    3.1 前言
    3.2 复合材料金字塔点阵结构声振理论模型
        3.2.1 问题描述
        3.2.2 金字塔结构层合板振动方程
        3.2.3 芯杆与面板间的约束力
        3.2.4 声压载荷
        3.2.5 复合材料金字塔结构声振控制方程
        3.2.6 收敛性分析
    3.3 复合材料金字塔点阵模型验证
        3.3.1 复合材料点阵试件的制备与隔声测试
        3.3.2 有限元仿真验证
    3.4 复合材料金字塔点阵结构隔声性能分析与讨论
        3.4.1 平板理论对隔声性能的影响
        3.4.2 声波入射角度对隔声性能的影响
        3.4.3 芯杆倾角及各向异性模量对隔声性能的影响
        3.4.4 面板铺设角度及各向异性模量对隔声性能的影响
    3.5 本章小结
第4章 填充多孔材料双层金字塔点阵结构隔声性能研究
    4.1 前言
    4.2 填充多孔材料双层金字塔结构声振理论模型
        4.2.1 问题描述
        4.2.2 双层金字塔结构面板振动方程
        4.2.3 多孔材料中波的传播
        4.2.4 三种填充方式与边界条件
        4.2.5 填充多孔材料金字塔结构的声振耦合方程
        4.2.6 收敛性分析
    4.3 填充多孔材料双层金字塔模型验证
    4.4 填充多孔材料双层金字塔结构隔声性能分析与讨论
        4.4.1 多孔材料填充模式对隔声性能的影响
        4.4.2 多孔介质材料参数对隔声性能的影响
        4.4.3 外部流场对隔声性能的影响
        4.4.4 点阵结构弹性模量及芯杆倾角对隔声性能的影响
        4.4.5 点阵结构隔声与平压综合性能评估
    4.5 本章小结
第5章 微孔面心立方结构吸声性能研究
    5.1 前言
    5.2 微孔面心立方结构吸声理论模型
        5.2.1 问题描述
        5.2.2 微孔吸声器的声波传播特性
        5.2.3 串并联滤波器中声波传播特性
    5.3 微孔面心立方结构吸声模型验证
        5.3.1 微孔面心立方结构吸声测试
        5.3.2 仿真验证及文献对比
    5.4 微孔面心立方结构承载与吸声性能分析
        5.4.1 面心立方结构的力学性能分析
        5.4.2 串联吸声器数量对吸声性能的影响
        5.4.3 微孔尺寸及孔隙率对吸声性能的影响
        5.4.4 结构壁厚对吸声性能的影响
        5.4.5 波纹板倾角对吸声性能的影响
        5.4.6 微孔面心立方结构吸声性能优化
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录 A.芯杆等效刚度推导
附录 B.层合板刚度矩阵
0">附录 C.系数矩阵M0

附录 D.复合材料芯杆与面板间作用力的推导
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]涡桨飞机客舱壁板声学处理研究[J]. 刘斌,郭峰,甄龙,徐洪罡.  机械科学与技术. 2018(01)
[2]The vibroacoustic response and sound absorption performance of multilayer, microperforated rib-stiffened plates[J]. Haian Zhou,Xiaoming Wang,Huayong Wu,Jianbing Meng.  Acta Mechanica Sinica. 2017(05)
[3]Theoretical analysis of the sound absorption characteristics of periodically stiffened micro-perforated plates[J]. Hai-An Zhou,Xiao-Ming Wang,Yu-Lin Mei.  Acta Mechanica Sinica. 2014(05)
[4]高速列车夹芯地板结构隔声特性研究[J]. 孙加平,张丽荣,孙海荣,王志海,王永成.  噪声与振动控制. 2014(04)
[5]对边简支加筋三明治板隔声性能研究[J]. 沈承,辛锋先,金峰,卢天健.  西安交通大学学报. 2011(07)
[6]潜艇结构振动和声学特性研究进展[J]. 殷学文,黄捷,崔宏飞,华宏星,沈荣瀛.  振动与冲击. 2008(04)
[7]结构型式对双层壳声辐射特性影响研究[J]. 张阿漫,钱德进,姚熊亮.  中国舰船研究. 2007(03)
[8]发动机隔音板的声阻法检测[J]. 郭海鸥.  无损检测. 2004(12)
[9]船舶水下辐射噪声特性研究[J]. 邹春平,陈端石,华宏星.  船舶力学. 2004(01)
[10]统计能量分析预测飞机壁板隔声量及舱室内声场分布[J]. 王彦琴,盛美萍,孙进才.  声学技术. 2003(04)

硕士论文
[1]高速列车地板隔声性能的分析与研究[D]. 程庆利.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3161070

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