【摘要】：薄板結(jié)構(gòu)作為當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中一種常用的結(jié)構(gòu)形式,因其本身所具有的輕質(zhì)、結(jié)構(gòu)簡單、散熱優(yōu)良等特點,被廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域和產(chǎn)品中,小到各種機械零部件外殼,大到飛機、潛艇、艦船的機身都大量使用了此類結(jié)構(gòu)。然而,由于薄板類結(jié)構(gòu)阻尼小、剛度較低易變形、輻射面大、輻射效率又高,很容易成為振動和聲輻射源,進而成為結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品穩(wěn)定性與安全性的不利影響因素。本文從結(jié)構(gòu)的剛度特性研究出發(fā),系統(tǒng)的研究了矩形板、加筋板和阻尼加筋板的剛度特性、振動響應(yīng)特性和聲輻射特性,總結(jié)出基于加筋和加阻尼材料相結(jié)合的板殼類結(jié)構(gòu)的減振降噪結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計與優(yōu)化方案,并通過了實驗驗證。最后將減振降噪優(yōu)化方案應(yīng)用到風(fēng)機殼體減振降噪設(shè)計中去,并取得了理想的效果。本文主要工作和研究成果如下:結(jié)構(gòu)剛度特性研究:從矩形薄板出發(fā),以結(jié)構(gòu)的前六階模態(tài)為評價指標(biāo),運用有限元分析軟件Workbench分析了薄板的約束條件、厚度、長寬比等因素對結(jié)構(gòu)剛度的影響;研究了加筋板的加筋數(shù)量、筋的分布形式對加筋板整體剛度影響的變化趨勢;對于阻尼加筋板,本文研究了阻尼層厚度和分布形式對結(jié)構(gòu)剛度的影響。最終形成了結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率隨各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)變化的擬合曲線,總結(jié)出了其變化趨勢和規(guī)律。結(jié)構(gòu)振聲特性研究與優(yōu)化:本文運用有限元分析軟件Workbench和聲學(xué)分析軟件Virtual.Lab Acoustics進行聯(lián)合仿真,對結(jié)構(gòu)進行了振動響應(yīng)和聲學(xué)響應(yīng)的分析與研究,分析矩形板的厚度、加筋板的激勵點位置、加筋數(shù)量和分布形式、阻尼加筋板的阻尼層厚度、分布形式對結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)和聲輻射的影響,運用Matlab分別繪制了結(jié)構(gòu)的振動加速度級曲線和聲功率級曲線,分析和總結(jié)出了對應(yīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式對結(jié)構(gòu)振動和聲輻射特性的影響趨勢,形成了振動加速度級和聲輻射功率級隨著板厚、加筋數(shù)量、阻尼層厚度等因素的變化曲線,并基于阻尼層分布對結(jié)構(gòu)振動和聲輻射的影響對比分析,總結(jié)出了通過改變阻尼層分布形式進行減振降噪設(shè)計的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。仿真分析結(jié)果顯示,優(yōu)化設(shè)計方案對峰值點振動加速度級的降低都在3dB以上,對峰值點聲輻射功率級的降低都在4dB以上,總的聲輻射功率級也降低了2.6dB。結(jié)構(gòu)聲振特性實驗驗證:本文運用聲振測試分析軟件LMS Test.Lab和PULSE設(shè)置了聲振測試分析系統(tǒng),設(shè)計了矩形板、加筋板和阻尼加筋板的實驗?zāi)Ｐ?制定了實驗方案,對加筋板進行了實驗?zāi)B(tài)驗證,證明了實驗邊界條件以及加強筋處理的合理性;對矩形板、加筋板、阻尼加筋板進行了振動響應(yīng)對比測試和聲學(xué)對比測試,驗證了加筋和加阻尼對結(jié)構(gòu)聲振特性的影響趨勢。結(jié)構(gòu)聲振特性優(yōu)化設(shè)計方案工程應(yīng)用:本文將得到的優(yōu)化設(shè)計方案應(yīng)用到了風(fēng)機殼體減振降噪優(yōu)化設(shè)計中,基于加強筋和加阻尼相結(jié)合的方法,提出了一套針對板殼類結(jié)構(gòu)的減振降噪的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法,分析結(jié)果顯示,相對于優(yōu)化前的風(fēng)機殼體,優(yōu)化后風(fēng)機殼體的振動加速度級和聲輻射功率級都能夠降低10dB以上。本文的優(yōu)化設(shè)計方案為同類結(jié)構(gòu)的減振降噪設(shè)計提供了理論和實踐方法指導(dǎo)。
【圖文】：

阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)振動聲輻射研究現(xiàn)狀通過添加阻尼材料進減振降噪原理：在結(jié)構(gòu)振動和聲輻射過程中，利用阻切或拉壓變形將振動產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)變成熱能耗散掉，進而降低基體結(jié)構(gòu)動響應(yīng)幅值，最終達到降低結(jié)構(gòu)向外輻射噪聲的目的，這是最常用的控制構(gòu)振動聲輻射的方法。在汽車、飛機、艦船、潛艇等的殼體結(jié)構(gòu)部分都能復(fù)合結(jié)構(gòu)的身影。根據(jù)阻尼材料與基體等結(jié)構(gòu)件的復(fù)合方式不同，板結(jié)構(gòu)的阻尼布置處理方兩種形式被廣泛地使用，一種是自由阻尼層布置FLDT ；另一種是約束阻CLDT ，如圖 1-1 所示。自由阻尼層布置方式由于對原結(jié)構(gòu)的強度、工作構(gòu)形式等沒有大的改動，同時操作簡單成本也較低，因此在汽車的車身薄應(yīng)用廣泛，阻尼材料的變形主要為拉伸變形，本文研究的阻尼處理方式就約束阻尼層布置的處理工藝比較復(fù)雜，費用較高。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文析，研究不同阻尼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對整體振動特性的影響；接著運用聲學(xué)分析S . Virtual .Lab 進行邊界元法的聲輻射仿真計算，對不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的加筋板筋板的輻射聲功率、輻射效率進行詳細(xì)計算分析，分析其聲場特性的變化出最優(yōu)的加強筋和阻尼材料的布置形式；接著進行了阻尼加筋板結(jié)構(gòu)聲振驗證，驗證加筋和加阻尼對結(jié)構(gòu)聲振特性的影響方式和變化規(guī)律；最后將的普遍規(guī)律應(yīng)用于工程實際當(dāng)中，，對風(fēng)機殼體的減振降噪進行優(yōu)化分析，類結(jié)構(gòu)的減振降噪優(yōu)化設(shè)計方法。本文的研究思路流程框圖如圖 1-2 所示：
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB53

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 金葉青;龐福振;姚熊亮;孫麗萍;;正交加筋板聲透射的板梁理論模型研究[J];聲學(xué)學(xué)報;2012年06期

2 呂毅寧;呂振華;趙波;王超;;基于應(yīng)變能分析的附加阻尼結(jié)構(gòu)設(shè)計評價和準(zhǔn)則優(yōu)化方法[J];振動工程學(xué)報;2010年06期

3 李以農(nóng);謝熔爐;王宜;鄭玲;;約束阻尼結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計的進化算法[J];重慶大學(xué)學(xué)報;2010年08期

4 臧獻國;于德介;姚凌云;嚴(yán)若磊;;基于模態(tài)振型的自由阻尼層厚度分布優(yōu)化[J];中國機械工程;2010年05期

5 蔣偉康;萬泉;嚴(yán)莉;張海濱;賀建良;;軌道交通的約束阻尼鋼軌吸振器技術(shù)研究與應(yīng)用[J];振動與沖擊;2009年10期

6 姚濤;段國林;蔡瑾;;圓鋸片噪聲與振動特性及降噪技術(shù)研究綜述[J];振動與沖擊;2008年06期

7 楊莉,孫慶鴻;自由阻尼處理結(jié)構(gòu)的有限元建模及聲輻射分析[J];振動工程學(xué)報;2004年03期

8 黎勝,趙德有;結(jié)構(gòu)聲輻射的振動模態(tài)分析和聲輻射模態(tài)分析研究[J];聲學(xué)學(xué)報;2004年03期

9 馮濤,王晶;聲學(xué)中的數(shù)值模擬方法及其應(yīng)用范圍[J];北京工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年01期

10 樸春雨,章怡寧;典型加筋板的優(yōu)化設(shè)計[J];飛機設(shè)計;2003年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 鄭偉光;基于阻尼耗能的薄板結(jié)構(gòu)低噪聲拓?fù)鋬?yōu)化方法研究[D];華中科技大學(xué);2013年

2 肖勇;局域共振型結(jié)構(gòu)的帶隙調(diào)控與減振降噪特性研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

3 黎勝;水下結(jié)構(gòu)聲輻射和聲傳輸?shù)臄?shù)值分析及主動控制模擬研究[D];大連理工大學(xué);2001年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 陳浩杰;周期阻尼薄板結(jié)構(gòu)聲輻射特性研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2013年

2 林傳勇;國產(chǎn)高速動車組客室與司機室振動噪聲優(yōu)化對比研究[D];北京交通大學(xué);2012年

3 郭濤;管路的流致振動及噪聲研究[D];華中科技大學(xué);2012年

4 鄒平;加筋板拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與聲輻射特性研究[D];湖南大學(xué);2009年

5 趙小波;約束阻尼復(fù)合結(jié)構(gòu)的振動分析與優(yōu)化設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2007年

本文編號：2642798