本文關(guān)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(jié)構(gòu)以其比強(qiáng)度和比剛度高的優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于現(xiàn)代高速運(yùn)載工具。其結(jié)構(gòu)-聲學(xué)優(yōu)化需要建立可靠的聲透射損失計(jì)算方法,以實(shí)現(xiàn)在不降低結(jié)構(gòu)剛度的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)輕量化及降低運(yùn)載工具內(nèi)部噪聲水平的目標(biāo)。本文首先運(yùn)用有限元法計(jì)算金屬波紋芯體加筋雙層板在簡(jiǎn)諧平面聲波激勵(lì)下的聲透射損失(STL)。分別建立了結(jié)構(gòu)路徑傳聲和結(jié)構(gòu)-空腔耦合傳聲兩種模型,計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)空腔介質(zhì)為空氣時(shí),結(jié)構(gòu)路徑傳聲模型和結(jié)構(gòu)-空腔耦合模型的聲透射損失曲線基本重合,空腔介質(zhì)與結(jié)構(gòu)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(jì)算分析了筋板傾角、面板間距和面板厚度對(duì)加筋雙層板隔聲性能的影響。發(fā)現(xiàn)筋板傾角對(duì)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(jù)聲源頻率選擇合適的筋板傾角可以達(dá)到較優(yōu)隔聲效果。進(jìn)一步應(yīng)用聲-固耦合理論,以筋板傾角為45°的梯形加筋雙層板結(jié)構(gòu)為例,在頻帶為10-2500Hz范圍內(nèi),發(fā)現(xiàn)耦合效應(yīng)對(duì)透射聲功率影響不大。同時(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)傳聲模型和結(jié)構(gòu)-空腔耦合模型計(jì)算得到的局部頻段出現(xiàn)的透射聲功率較大差異進(jìn)行解釋。結(jié)構(gòu)-空腔耦合模態(tài)分析結(jié)果表明,這兩種模型計(jì)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(jié)構(gòu)-空腔耦合模態(tài)存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。而且,隨著雙層加筋板拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化,空腔幾何形狀改變而引起的腔體聲模態(tài)及結(jié)構(gòu)-空腔耦合模態(tài)變化導(dǎo)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)傳聲模型與結(jié)構(gòu)-聲學(xué)耦合模型計(jì)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(jié)構(gòu)的可制造性,在加筋雙層板整體質(zhì)量和剛度等約束條件下對(duì)金屬加筋雙層板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)-聲學(xué)優(yōu)化。為了提高優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)計(jì)算的效率,應(yīng)用譜元法(SEM)替代傳統(tǒng)有限元方法建立了加筋雙層板結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)諧平面聲波激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)分析模型,通過與有限元方法的對(duì)比,表明譜元法(SEM)在求解該類問題時(shí)具有精度高和求解速度快的優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)結(jié)構(gòu)-聲學(xué)優(yōu)化采用單參數(shù)優(yōu)化與多參數(shù)聯(lián)合優(yōu)化對(duì)照的方式,首先在筋板質(zhì)量和總質(zhì)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(biāo),分別優(yōu)化筋板傾角和面板厚度。而對(duì)筋板傾角和面板厚度兩個(gè)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(zhì)量約束條件下,以平均透射聲功率為目標(biāo)對(duì)結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)進(jìn)行了多參數(shù)優(yōu)化計(jì)算。結(jié)果表明,在不同優(yōu)化頻段MIGA都可以得到滿意的優(yōu)化結(jié)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(guān)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(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)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?jī)?nèi)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(jié)構(gòu)隔聲性能的數(shù)學(xué)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(jié)構(gòu)及其參數(shù)18-19
• 2.3.2 透射聲功率計(jì)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(yàn)證21-24
• 2.4.1 簡(jiǎn)支梁聲透射損失的理論解21-23
• 2.4.2 有限元模型的驗(yàn)證23-24
• 2.5 結(jié)構(gòu)模型和耦合模型的聲透射損失有限元求解結(jié)果比較24-26
• 2.6 加筋雙層板結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其隔聲性能的影響26-31
• 2.6.1 筋板傾角對(duì)STL的影響26-27
• 2.6.2 面板間距對(duì)STL的影響27-29
• 2.6.3 面板厚度對(duì)STL的影響29-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 第三章 金屬波紋加筋雙層板的聲透射機(jī)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(duì)加筋雙層板傳聲的影響38-47
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)傳聲模型與結(jié)構(gòu)-空腔耦合模型的透射聲功率對(duì)比38-43
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)傳聲模型與結(jié)構(gòu)-空腔耦合模型的平均透射聲功率對(duì)比43-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第四章 基于可制造性的加筋雙層板結(jié)構(gòu)-聲學(xué)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(dòng)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(jié)構(gòu)振動(dòng)的算例驗(yàn)證52-57
• 4.3.1 受均布載荷激勵(lì)的歐拉梁振動(dòng)響應(yīng)求解53-55
• 4.3.2 譜元法求解加筋雙層板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)55-57
• 4.4 優(yōu)化的數(shù)學(xué)表達(dá)式與基礎(chǔ)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(diǎn)的結(jié)構(gòu)-聲學(xué)優(yōu)化64-65
• 4.6.2 窄頻帶的結(jié)構(gòu)-聲學(xué)優(yōu)化65-67
• 4.6.3 寬頻帶的結(jié)構(gòu)-聲學(xué)優(yōu)化67-69
• 4.7 本章小結(jié)69-70
• 第五章 總結(jié)與展望70-73
• 5.1 全文總結(jié)70-71
• 5.2 工作展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文78

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本文編號(hào)：323927