耳型消音缝金刚石圆锯片振动与声辐射特性研究

发布时间：2017-08-04 01:25

  本文关键词：耳型消音缝金刚石圆锯片振动与声辐射特性研究

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【摘要】：金刚石圆锯片大量应用于大理石、花岗石、混凝土等硬脆材料加工。金刚石圆锯片正向薄型化方向发展,锯片径厚比值普遍超过200,工作中易产生轴向振动并辐射噪声。研究表明在金刚石圆锯片上开消音缝可有效抑振降噪,因此本文针对加工耳型消音缝金刚石圆锯片基体的振动与声辐射特性进行研究,为增强圆锯片制造企业主动设计理念具有重要的现实意义。FEM/BEM联合数值模拟对金刚石圆锯片进行振动与声辐射研究。计算金刚石圆锯片模态并进行模态实验,选择模态叠加法求解金刚石圆锯片振动速度响应,将金刚石圆锯片的振动速度响应映射到边界元网格,采用边界元法对金刚石圆锯片进行声场计算,为最终金刚石圆锯片的主动设计奠定基础；对耳型消音缝金刚石圆锯片结构进行多目标优化,通过FEM/BEM联合仿真分析对优化方案进行声场验算,提出一种振动特性分析—多目标优化—声场验算确定低噪金刚石圆锯片结构方案的主动设计方法。研究表明：(1)金刚石圆锯片有密集的模态,对振动的贡献量轴向模态径向模态周向模态,建立金刚石圆锯片有限元模型,通过模态实验验证金刚石圆锯片数值模拟分析的正确性,表明实验测试与数值模拟的可靠性；(2)将完整金刚石圆锯片与耳型消音缝金刚石圆锯片对比分析知,金刚石圆锯片上开耳型消音缝实现减振降噪原因在于：噪声辐射面积大的整体振型被噪声辐射面积小的局部振型取代；(3)将多目标优化应用于耳型消音缝金刚石圆锯片综合优化设计中,获取3种优化方案,3种优化方案刚性得到提高,锯切过程的变形量均比初始结构减小；(4)3种优化方案的声辐射最显著频率区段均为1250Hz-2000Hz,该频段内模态振型较复杂,显著模态多为节圆节径模态,耳型消音缝开在节圆位置对振动模态起到撕裂作用,更利于降噪。本文从频域与时域相结合的角度研究了金刚石圆锯片的振动与声辐射特性,为进一步研究金刚石圆锯片振动及其引发的噪声提供了一定的理论依据,引入多目标优化方法则为金刚石圆锯片的主动设计提供参考。
【关键词】：金刚石圆锯片 耳型消音缝 振动 声辐射特性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ163;TB53
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 绪论14-24
• 1.1 金刚石圆锯片研究课题背景14-16
• 1.2 金刚石圆锯片锯切力研究16
• 1.3 金刚石圆锯片的振动噪声研究16-18
• 1.3.1 金刚石圆锯片振动研究16-17
• 1.3.2 金刚石圆锯片噪声源分析17-18
• 1.4 金刚石圆锯片减振降噪技术18-19
• 1.4.1 圆锯片锯切工艺参数优化技术18
• 1.4.2 圆锯片开槽孔和切缝降噪技术18
• 1.4.3 阻尼降噪技术18-19
• 1.5 金刚石圆锯片的噪声主要影响因素分析19-20
• 1.6 课题的来源与主要研究内容20-24
• 1.6.1 课题的来源与研究意义20-21
• 1.6.2 课题的主要研究内容21-24
• 第2章 耳型消音缝金刚石圆锯片振动特性及实验验证24-40
• 2.1 金刚石圆锯片振动特性研究24-32
• 2.1.1 金刚石圆锯片模态仿真分析24-27
• 2.1.2 金刚石圆锯片模态实验验证27-29
• 2.1.3 金刚石圆锯片受力分析29-30
• 2.1.4 模态叠加法中的模态截断30
• 2.1.5 金刚石圆锯片频响特性分析30-32
• 2.2 耳型消音缝金刚石圆锯片振动特性研究32-38
• 2.2.1 耳型消音缝对金刚石圆锯片模态的影响32-35
• 2.2.2 耳型消音缝对金刚石圆锯片频响特性的影响35-37
• 2.2.3 耳型消音缝金刚石圆锯片减振降噪机理37-38
• 2.3 本章小结38-40
• 第3章 耳型消音缝金刚石圆锯片结构参数优化设计40-48
• 3.1 耳型消音缝金刚石圆锯片优化模型概述40-43
• 3.1.1 多目标遗传算法的基本概念与术语40
• 3.1.2 多目标遗传算法的基本思想40-41
• 3.1.3 耳型消音缝金刚石圆锯片灵敏度分析41-42
• 3.1.4 耳型消音缝金刚石圆锯片优化数学模型42-43
• 3.2 耳型消音缝金刚石圆锯片参数优化43-45
• 3.2.1 耳型消音缝金刚石圆锯片参数化模型44-45
• 3.2.2 耳型消音缝金刚石圆锯片约束与载荷施加45
• 3.3 耳型消音缝金刚石圆锯片最优化求解与结果分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 耳型消音缝金刚石圆锯片声辐射特性研究48-62
• 4.1 声场分析理论基础48-50
• 4.1.1 声学基本物理量48-49
• 4.1.2 基于边界元法的声辐射特性计算49-50
• 4.2 耳型消音缝金刚石圆锯片声辐射特性50-54
• 4.2.1 耳型消音缝金刚石圆锯片声学模型的建立50-52
• 4.2.2 耳型消音缝金刚石圆锯片倍频程与辐射声功率窄带特性52-53
• 4.2.3 耳型消音缝金刚石圆锯片显著模态声场指向性53-54
• 4.3 优化后耳型消音缝金刚石圆锯片声辐射特性分析54-59
• 4.3.1 优化后耳型消音缝金刚石圆锯片辐射声功率54-55
• 4.3.2 优化后耳型消音缝金刚石圆锯片倍频程与辐射声功率窄带特性55-58
• 4.3.3 优化后耳型消音缝金刚石圆锯片声场指向性58-59
• 4.4 本章小结59-62
• 结论与展望62-64
• 结论62-63
• 展望63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士期间发表的论文68-70
• 致谢70-71
• 学位论文评阅及答辩情况表71

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本文编号：617197