蜂窝夹层板隔声特性研究与低噪声结构设计

发布时间：2017-09-04 14:48

  本文关键词：蜂窝夹层板隔声特性研究与低噪声结构设计

  更多相关文章： 蜂窝夹层结构 固有频率 传声损失 力辐射模态 低噪声设计

【摘要】：蜂窝复合材料因其具有优异的隔声特性,既可用作承载件,也可用作隔声隔热件,而被广泛应用于航空、航天等领域。蜂窝夹层板结构参数的变化会对其整体力学和隔声性能造成不同程度的影响,因此分析研究其力学、声学性能有着重要的实际意义。本文针对蜂窝夹层板的固有频率、隔声性能和基于力辐射模态的低噪声结构设计展开了研究。首先,通过建立夹层板的固有频率理论模型,分析了结构参数对其固有频率的影响。采用Reddy较高阶剪切变形理论结合有限元法建立了夹层板固有频率理论模型,运用数值模拟计算了夹层板前几阶固有频率,并验证了理论模型的准确性,同时着重分析了结构参数对其固有频率的影响。其次,通过理论建模分析研究了夹层板结构参数对其传声损失的影响。考虑简谐声波垂直入射,基于波传递理论和传递矩阵,引入蜂窝特性阻抗建立了蜂窝夹层板传声理论模型。通过对传声理论模型的准确性分析,研究了夹层板的面板厚度、芯层厚度、等效杨氏模量等结构参数对其传声损失的影响。由数值分析可知:与传统的理论模型相比,本文提出的理论模型相对较为简单,而且由结果分析可知,夹芯层厚度、面板厚度和面板密度对夹层板的传声损失影响较大。最后,利用力辐射模态计算得到蜂窝夹层结构传声损失的理论公式,同时基于力辐射模态对蜂窝梁进行低噪声结构设计。通过声辐射模态,引申推导出力辐射模态。基于力辐射模态,依据辐射声功率与外激励之间的关系,建立了结构辐射声功率与力辐射模态之间关系。通过调整蜂窝芯位置,使其位于力辐射模态节点或附近位置,可设计出一种低噪声蜂窝夹层结构,并利用辐射声功率计算蜂窝结构的传声损失。研究结果表明:当蜂窝芯位于力辐射模态节点上或节点附近时,可使结构辐射声功率最小;基于力辐射模态可计算蜂窝夹层板的传声损失,且有较高的计算精度;通过力辐射模态概念,只需改变蜂窝芯的位置,即可设计出隔声性能较高的蜂窝夹层结构,从而达到蜂窝结构低噪声设计的目的。
【关键词】：蜂窝夹层结构 固有频率 传声损失 力辐射模态 低噪声设计
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V214.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题研究的背景和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状及发展10-14
• 1.2.1 蜂窝夹层板固有频率分析研究现状10-11
• 1.2.2 蜂窝夹层板隔声性能分析研究现状11-13
• 1.2.3 声辐射模态和力辐射模态研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 第二章 蜂窝夹层板固有频率分析15-33
• 2.1 引言15
• 2.2 夹层板等效力学模型15-18
• 2.2.1 等效板理论16
• 2.2.2 三明治夹芯板理论16-17
• 2.2.3 蜂窝板理论17-18
• 2.3 夹层板固有频率的计算18-24
• 2.3.1 位移场18-19
• 2.3.2 应力-应变关系19-20
• 2.3.3 有限元法20-23
• 2.3.4 边界条件23-24
• 2.3.5 结构固有频率的计算24
• 2.4 数值模拟与分析24-32
• 2.4.1 精确性对比24-26
• 2.4.2 夹芯层厚度对固有频率的影响26-27
• 2.4.3 面板厚度对固有频率的影响27-28
• 2.4.4 面板-夹芯板厚度比对固有频率的影响28
• 2.4.5 夹芯层杨氏模量对固有频率的影响28-29
• 2.4.6 面板杨氏模量对固有频率的影响29-30
• 2.4.7 芯格参数对固有频率的影响30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 蜂窝夹层结构隔声特性研究33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 声波的传递原理33-38
• 3.2.1 声学边界条件33-35
• 3.2.2 平面声波的反射和透射35-36
• 3.2.3 声波通过中间层的反射和透射36-38
• 3.3 蜂窝夹层板的传声损失理论模型38-41
• 3.4 传声损失的比较41-42
• 3.5 结构参数对传声损失的影响42-47
• 3.5.1 夹芯层厚度对传声损失的影响42-43
• 3.5.2 面板厚度对传声损失的影响43-44
• 3.5.3 夹芯层等效密度对传声损失的影响44
• 3.5.4 面板密度对传声损失的影响44-45
• 3.5.5 等效杨氏模量对传声损失的影响45-46
• 3.5.6 阻尼损耗因子对传声损失的影响46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 基于力辐射模态的蜂窝夹层结构低噪声设计48-64
• 4.1 引言48
• 4.2 传声损失的计算与低噪声结构设计48-56
• 4.2.1 声辐射模态49-52
• 4.2.2 力辐射模态52-53
• 4.2.3 振动结构表面速度的计算53-54
• 4.2.4 基于力辐射模态计算夹层板传声损失54-55
• 4.2.5 低噪声结构设计55-56
• 4.3 数值模拟与分析56-63
• 4.3.1 基本假设56-57
• 4.3.2 计算力辐射模态的节点57-58
• 4.3.3 计算辐射梁的辐射声功率58-59
• 4.3.4 低噪声结构设计与计算59-61
• 4.3.5 基于力辐射模态计算夹层板的传声损失61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 不足之处与展望65-66
• 参考文献66-70
• 发表论文和参加科研情况说明70-71
• 致谢71-72

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本文编号：792178