本文關鍵詞：考慮可制造性的加筋雙層板隔聲優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬波紋芯體夾層結構以其比強度和比剛度高的優(yōu)點,被廣泛用于現(xiàn)代高速運載工具。其結構-聲學優(yōu)化需要建立可靠的聲透射損失計算方法,以實現(xiàn)在不降低結構剛度的基礎上,實現(xiàn)輕量化及降低運載工具內部噪聲水平的目標。本文首先運用有限元法計算金屬波紋芯體加筋雙層板在簡諧平面聲波激勵下的聲透射損失(STL)。分別建立了結構路徑傳聲和結構-空腔耦合傳聲兩種模型,計算結果表明,當空腔介質為空氣時,結構路徑傳聲模型和結構-空腔耦合模型的聲透射損失曲線基本重合,空腔介質與結構的耦合作用表現(xiàn)為弱耦合作用。然后在筋板截面積不變的約束條件下,通過有限元計算分析了筋板傾角、面板間距和面板厚度對加筋雙層板隔聲性能的影響。發(fā)現(xiàn)筋板傾角對于加筋雙層板特定頻帶的聲透射損失有顯著差異,因此根據聲源頻率選擇合適的筋板傾角可以達到較優(yōu)隔聲效果。進一步應用聲-固耦合理論,以筋板傾角為45°的梯形加筋雙層板結構為例,在頻帶為10-2500Hz范圍內,發(fā)現(xiàn)耦合效應對透射聲功率影響不大。同時對于結構傳聲模型和結構-空腔耦合模型計算得到的局部頻段出現(xiàn)的透射聲功率較大差異進行解釋。結構-空腔耦合模態(tài)分析結果表明,這兩種模型計算得到的局部頻段出現(xiàn)的透射聲功率差異與空腔聲模態(tài)和結構-空腔耦合模態(tài)存在關聯(lián)關系。而且,隨著雙層加筋板拓撲結構的變化,空腔幾何形狀改變而引起的腔體聲模態(tài)及結構-空腔耦合模態(tài)變化導致加筋雙層板透射聲功率在局部頻段峰值和谷值頻率不同,因而不同芯體拓撲結構的結構傳聲模型與結構-聲學耦合模型計算得到的透射聲功率出現(xiàn)差異的頻段也不同。最后,考慮芯體結構的可制造性,在加筋雙層板整體質量和剛度等約束條件下對金屬加筋雙層板進行了結構-聲學優(yōu)化。為了提高優(yōu)化目標函數(shù)計算的效率,應用譜元法(SEM)替代傳統(tǒng)有限元方法建立了加筋雙層板結構在簡諧平面聲波激勵下的振動響應分析模型,通過與有限元方法的對比,表明譜元法(SEM)在求解該類問題時具有精度高和求解速度快的優(yōu)點。整個結構-聲學優(yōu)化采用單參數(shù)優(yōu)化與多參數(shù)聯(lián)合優(yōu)化對照的方式,首先在筋板質量和總質量不變的約束條件下,建立加筋雙層板的單參數(shù)優(yōu)化模型,以不同頻段最小平均透射聲功率為目標,分別優(yōu)化筋板傾角和面板厚度。而對筋板傾角和面板厚度兩個變量的多參數(shù)優(yōu)化使用多島遺傳算法(multi-island genetic algorithm,MIGA),同樣在加筋雙層板整體剛度和質量約束條件下,以平均透射聲功率為目標對結構幾何參數(shù)進行了多參數(shù)優(yōu)化計算。結果表明,在不同優(yōu)化頻段MIGA都可以得到滿意的優(yōu)化結果;而且,相較于單參數(shù)優(yōu)化,多參數(shù)優(yōu)化得到的加筋雙層隔聲性能更優(yōu)。
【關鍵詞】：加筋雙層板 聲透射損失 有限元法 譜元法 隔聲優(yōu)化
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB535
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題來源及研究意義14-15
• 1.3.1 課題來源14-15
• 1.3.2 研究意義15
• 1.4 研究內容15-17
• 第二章 加筋雙層板隔聲性能的有限元法分析17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 結構隔聲性能的數(shù)學表征17-18
• 2.3 有限元法求解加筋雙層板的聲透射問題18-21
• 2.3.1 加筋雙層板結構及其參數(shù)18-19
• 2.3.2 透射聲功率計算的有限元建模19
• 2.3.3 有限元分析的后處理19-21
• 2.4 有限元模型的驗證21-24
• 2.4.1 簡支梁聲透射損失的理論解21-23
• 2.4.2 有限元模型的驗證23-24
• 2.5 結構模型和耦合模型的聲透射損失有限元求解結果比較24-26
• 2.6 加筋雙層板結構參數(shù)對其隔聲性能的影響26-31
• 2.6.1 筋板傾角對STL的影響26-27
• 2.6.2 面板間距對STL的影響27-29
• 2.6.3 面板厚度對STL的影響29-31
• 2.7 本章小結31-32
• 第三章 金屬波紋加筋雙層板的聲透射機理研究32-49
• 3.1 引言32
• 3.2 聲-固耦合問題的有限元求解32-38
• 3.3 聲-固耦合對加筋雙層板傳聲的影響38-47
• 3.3.1 結構傳聲模型與結構-空腔耦合模型的透射聲功率對比38-43
• 3.3.2 結構傳聲模型與結構-空腔耦合模型的平均透射聲功率對比43-47
• 3.4 本章小結47-49
• 第四章 基于可制造性的加筋雙層板結構-聲學優(yōu)化49-70
• 4.1 引言49
• 4.2 桿與梁的譜元公式49-52
• 4.2.1 軸向振動桿的譜元公式49-50
• 4.2.2 Euler-Bernoulli梁的譜元公式50-52
• 4.2.3 桿-梁組合系統(tǒng)的譜元公式52
• 4.3 譜元法求解結構振動的算例驗證52-57
• 4.3.1 受均布載荷激勵的歐拉梁振動響應求解53-55
• 4.3.2 譜元法求解加筋雙層板結構的振動響應55-57
• 4.4 優(yōu)化的數(shù)學表達式與基礎模型參數(shù)57-58
• 4.5 隔聲性能的單參數(shù)優(yōu)化58-64
• 4.5.1 筋板傾角的優(yōu)化59-61
• 4.5.2 面板厚度的優(yōu)化61-64
• 4.6 隔聲性能的多參數(shù)優(yōu)化64-69
• 4.6.1 單頻率點的結構-聲學優(yōu)化64-65
• 4.6.2 窄頻帶的結構-聲學優(yōu)化65-67
• 4.6.3 寬頻帶的結構-聲學優(yōu)化67-69
• 4.7 本章小結69-70
• 第五章 總結與展望70-73
• 5.1 全文總結70-71
• 5.2 工作展望71-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文78

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 談至明;半結合式雙層板彎曲的近似計算[J];公路;2001年04期

2 管公順;哈躍;龐寶君;崔乃剛;;鋁雙層板結構超高速正撞擊后板彈坑分布[J];機械工程學報;2009年03期

3 王佐民;姜在秀;;雙層板結構隔聲性能阻抗法分析[J];同濟大學學報(自然科學版);2011年09期

4 郭成喜;一種快速分析雙層板結構臨界載荷的方法[J];艦船科學技術;1997年03期

5 施原,汪鴻振;雙層板結構中聲傳播主動控制的仿真分析[J];聲學技術;2002年Z1期

6 習仲萍;曹建英;;正交加筋雙層板的撓曲微分方程[J];現(xiàn)代機械;2011年01期

7 鄭傳超;蔚旭燦;;圓形均布荷載作用下彈性地基上結合式雙層板中性面分析[J];武漢理工大學學報(交通科學與工程版);2007年04期

8 李林健;唐伯明;韋剛;吳志輝;;基于能量變分原理的雙層板層間溫度應力計算[J];重慶交通大學學報(自然科學版);2008年04期

9 王義柏;魏智平;鄭輝;;單向加筋雙層板隔聲性能的有限元分析[J];噪聲與振動控制;2014年04期

10 管公順;朱耀;遲潤強;哈躍;龐寶君;;鋁雙層板結構撞擊損傷的板間距效應實驗研究[J];材料科學與工藝;2008年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據庫 前5條

1 劉孝斌;白振國;張峰;;水下周期性加肋雙層板的振動特性分析[A];第十三屆船舶水下噪聲學術討論會論文集[C];2011年

2 張慶明;談慶明;張德良;鄭哲敏;;超高速沖擊鋁雙層板的熔化效應[A];鄭哲敏文集[C];2004年

3 周振威;李德玉;歐禮堅;;雙層板結構水下振動聲輻射的特性[A];第十四屆船舶水下噪聲學術討論會論文集[C];2013年

4 施原;汪鴻振;;雙層板結構中聲傳播的主動控制實驗研究[A];中國聲學學會2002年全國聲學學術會議論文集[C];2002年

5 張獻英;陳克安;;雙層板有源隔聲結構近場聲學特性初步研究[A];第二屆西安-上海兩地聲學學術會議論文集[C];2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前6條

1 王華楠;雙層板水泥混凝土路面板層間粘結狀態(tài)理論研究[D];長安大學;2015年

2 李蘭清;考慮可制造性的加筋雙層板隔聲優(yōu)化[D];上海交通大學;2015年

3 邢棟梁;雙層板結構透聲性能計算和分析[D];華中科技大學;2008年

4 袁麗蕓;水下彈性/壓電雙層板的聲波反射分析[D];華中科技大學;2005年

5 王義柏;單向加筋雙層板的結構—聲學優(yōu)化研究[D];上海交通大學;2014年

6 錢俊;炸藥接觸爆炸下鋁板及鋁—鋼雙層板中沖擊波傳播規(guī)律的研究[D];南京理工大學;2007年

  本文關鍵詞：考慮可制造性的加筋雙層板隔聲優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：323927