不同加筋双层板结构隔声特性研究

针对双层板结构隔声性能的分析,很少有对比不同加筋双层板和空腔双层板隔声性能差别的。本文首先分析了夹层为空腔的双层板隔声特性,通过理论、仿真和试验相结合的方法确定选用仿真分析方法的准确性,然后对夹层分别为波纹加筋板和正交加筋板的双层板结构进行隔声特性的分析。对波纹加筋双层板分析时,对比了“全耦合模型”、“声透明模型”和“无内部声腔模型”三种模型隔声曲线的区别。结果表明,三种模型计算的隔声曲线吻合很好,因而可以用“无内部声腔模型”计算。通过对比空腔、波纹加筋和正交加筋双层板的隔声曲线,发现内部加筋对双层板的隔声性能有很大的影响,因而研究了声桥对双层板隔声的影响。结果表明,声桥刚度越大,在频率低时,能抑制两板的共振,增加隔声量,而在频率高时,反而会降低板结构的隔声量。     

对多孔材料夹层板的隔声性能进行试验及仿真分析

为了提高夹层板的隔声性能,对多孔材料夹层板的隔声性能进行仿真分析。首先对空腔双层板的隔声性能进行研究,利用有限元软件COMSOL进行仿真计算得到空腔双层板的隔声曲线,并通过阻抗管的试验数据来验证仿真结果的准确性,在此基础上研究空腔填满多孔材料的双层板的隔声性能。通过等效流体模型来模拟多孔吸声材料,研究入射角度、多孔材料流阻、多孔材料分布位置等因素对夹层板结构的隔声性能的影响。结果表明:填充多孔材料的夹层板的隔声性能在中高频段得到明显的提高,随着多孔材料流阻增加,夹层板的隔声效果得到加强。     

双层板结构隔声性能阻抗法分析

应用阻抗分析法与少量实样测试相结合的研究途径,探讨具有确定平面尺寸和边界条件的双层板结构的隔声量,进而得到相应的半理论半经验拟合公式.对3种不同夹层形式的双层板结构的倍频程隔声量进行实例分析,得到各自的拟合公式.3种夹层形式分别为吸声材料夹层、空气夹层(空腔)和空气-吸声材料夹层.利用这些拟合公式,可以便捷、高效地开展隔声结构参量的工程筛选.     

加筋位置对铝型材板振动声辐射特性的影响分析

以高速列车的内部带三角形空腔的四边固支铝型材外地板为研究对象,采用有限元方法对其进行结构振动特性和声辐射特性研究。重点探究了结构在20 Hz~800 Hz的中低频区域内,不同加筋位置对板结构振动声辐射特性和隔声量的影响。研究结果表明:在中低频范围内,铝型材板加筋后,其辐射声压和声功率能得到很好的抑制效果,在下底板加筋时的抑制效果最为明显,其声学性能最;加筋对铝型材板结构隔声量的影响不明显。     

对边简支加筋三明治板隔声性能研究

针对加筋三明治板声学特性的研究主要集中于无限大结构、很少考虑边界条件影响的问题,结合脉冲函数的使用,提出了对边简支、层芯为平行筋板的三明治板的动态响应力学模型,利用模态函数法推导了结构的传声损失计算公式.将理论和模拟结果进行了对比,二者吻合较好,验证了模型的有效性.所提出的计算方法相对于有限元数值方法具有更高的计算效率,能在较宽的频段范围内给出精确的结果,且便于分析结构传声的物理机制和结构参数对传声性能的影响.研究结果表明:简支边界在隔声曲线上引入了结构的共振隔声波谷;加筋三明治板结构中同样存在明显的吻合共振效应;随着入射声波频率的提高,筋板惯性效应的影响越发明显.     

正交加筋复合材料夹层板的自由振动求解

均质正交加筋芯材基于一阶剪切理论,采用δ函数描述其非连续性;复合材料面板采用Kirchhoff假设,以上、下面板面内位移和结构整体横向位移为响应函数,通过哈密顿原理推导了正交加筋复合材料夹层板的动力学控制方程.采用级数解的形式近似求解了四边简支正交加筋复合材料夹层板的自由振动问题,通过夹层板固有频率数值仿真验证了理论推导的正确性.考虑复合材料面板的阻尼损耗,讨论了面板厚度、筋材薄壁厚度、高度、加筋间距对夹层板固有频率和结构损耗因子的影响规律.结果表明,当面密度相同时,改变筋材薄壁厚度或加筋间距对结构固有频率值无影响.     

无限大正交加筋层合板的隔声性能分析

基于经典层合板理论,计及加强筋弯曲及扭转运动影响,建立无限大正交加筋层合板传声损失的理论模型.采用空间谐波展开和虚功原理的方法,推导出正交加筋层合板的传声损失计算公式,并将计算结果与简化模型和板梁组合模型的计算结果进行对比,结果吻合良好,验证了所建模型的有效性及广适性.最后,数值分析了层合板铺设方式、铺设角度、刚度、材料损耗因子和加筋间距等参数对结构隔声性能的影响.     

考虑加筋效应的薄板结构低频声传递损失

设计一种参数可调的加筋板结构简易实验装置,可根据需要对加筋板的加筋条数、加筋位置、加筋条材料、加筋条尺寸等加筋参数进行调整,研究不同加筋参数对结构整体性能的影响效果.基于该装置,选取3种不同加筋位置对平板结构进行加筋处理,并对加筋平板结构的低频隔声性能进行测试,尤其对不同加筋位置的作用效果进行分析,验证加筋参数对结构低频隔声性能的影响.研究结果表明:仅调整加筋位置这一参数就会对平板结构的低频隔声性能有所影响,尤其对声传递损失曲线的谷点频率有重要影响.     

既有GRC多孔条板轻质隔墙隔声性能提升实验研究

针对既有建筑中常用的单层GRC(glass-fiber reinforced cement)多孔条板轻质隔墙隔声量低的问题，通过综合对比分析GRC多孔条板双层墙与GRC多孔条板附加复合隔声构件隔墙两种构造的隔声特性，发现复合隔声构造在既有建筑改造中的优势.基于复合隔声构造中的声学材料物理性能以及带有空气间层的复合构造特征等方面的研究，结合复合隔声构造理论分析和实验测试验证.通过优化复合隔声构造，提出GRC多孔条板轻质隔墙附加双层和三层硅酸钙板复合构造的隔声性能综合提升设计方案.研究结果表明:附加复合隔声构造后的GRC多孔条板隔墙有效改善了墙体振动引起的隔声量下降问题，提高了墙体全频段隔声性能.     

波纹夹层板自由振动的移动最小二乘无网格法

提出了一种求解波纹夹层板结构自由振动问题的移动最小二乘无网格方法。将波纹夹层板视为由三个部件板组成的复合结构。先基于一阶剪切变形理论,由移动最小二乘近似建立各部件板的动力方程,再通过位移协调条件将这些动力方程叠加,以得到整体动力方程。采用全换法处理本征边界条件,并通过算例与有限元软件ANSYS的分析结果进行了对比,结果表明:文中所提出的无网格方法计算波纹夹层板结构自振频率具有较高的精度和效率。     

提高轻板隔墙隔声性能的实验研究

轻板隔墙的隔声性能在很大程度上取决于构造上的措施。由于构造参数的复杂性,目下还难以作出精确计算。本实验室对一系列构造方式进行了实验研究。得出一些有实用参考价值的结论。1.钢墙筋隔墙比木墙筋的一般要高出4分贝。墙筋的深度和间距分别不宜小于7厘米和60厘米。2.双层轻板隔墙上外加一层板可有5—6分贝之改善。但再加一层板只有增加2—4分贝。3.墙筋和墙板之间加上软质纤维板作垫层可减少声桥的影响,对钢墙筋隔墙可有3—6分贝之提高,对木墙筋隔墙则可有6—9分贝。4.空腔内填放纤维性吸声材料后,对钢墙筋隔墙可有5分贝之改进,木墙筋隔墙则古8分贝。此时,增加一层板仅有较小之提高,约2分贝。5.以上措施的效果不能简单地线性相加。因此对于要求高隔声量之隔墙,要仔细地选择适当的构造方式。     

双层墙对不同频率声音的隔声性能分析

利用整体振动模型,从理论上推导了双层墙的隔声量表达式,分析了在不同频率下的隔声效果,并且提出了与隔声相关的共振频率、吻合临界频率参量.分析发现,只有入射声波频率大于双层墙共振频率情况下才具有隔声的优越性,这为隔音双层墙的设计提供了理论基础.     

基于波动理论的高速磁浮列车舷窗隔声性能

基于波动理论建立了双层弧度板空腔结构隔声理论模型,对曲率半径影响下舷窗隔声性能进行了计算.计算结果表明:曲率半径变化引起低阶模态移动及环频共振频率变化,从而显著影响舷窗隔声性能;由于受到自身模态影响,板尺寸减小导致"板-空腔-板"共振频率向高频移动;当着重考虑舱内语言清晰性时,应适当加大舷窗空腔厚度及曲率半径;在不改变舷窗结构总质量的情况下,改变双板厚度比例是较好的噪声优化方案.     

夹芯厚度与真空度对蜂窝夹层隔声特性的影响

研究了蜂窝夹层结构在不同夹芯厚度和空腔真空度下的隔声特性.就平面声波垂直入射的情况,对蜂窝夹层结构的隔声特性进行了理论分析,并采用有限元软件,对不同夹芯厚度与空腔真空度下的结构隔声特性进行了数值模拟.结果表明:提高蜂窝夹层结构中夹芯厚度与空腔真空度,能够有效改善蜂窝夹层结构在不同频段内的隔声性能,尤其体现在中高频段.在蜂窝夹层用于隔声结构设计与使用过程中,针对不同的噪声频谱需求,采用有限元计算的方法选择蜂窝夹层结构的夹芯厚度与空腔真空度,可以达到所需的隔声要求.研究结果对轻薄隔声结构的设计具有一定的指导意义.     

飞机偏心受载加筋板结构的有限元简化建模方法

采用偏心梁、杆板组合两种有限元模型简化方法对偏心受载加筋板结构进行建模,得到的计算结果与实体三维有限元模型的计算结果进行对比。对比结果表明,杆板组合有限元模型能有效、合理地简化偏心受载的加筋板结构。     

含黏弹性夹层托板的减振降噪性能分析

为降低托板连接双层圆柱壳振动与辐射噪声,采用波动理论分析了含黏弹性夹层板振动波传递特性;基于阻抗失配原理,将黏弹性夹层板引入到双层壳托板结构中,并利用有限元和边界元法数值分析了新型托板结构减振降噪性能,讨论了托板夹层黏弹性参数变化对双层壳振动声辐射性能的影响.结果表明:含黏弹性夹层的板结构对振动波具有较强的阻抑作用;采用黏弹性夹层托板能有效降低双层壳振动声辐射性能,辐射声功率较普通托板连接平均降低约9.4dB.     

基于虚拟方法的混响箱设计及实验验证

混响箱常用于材料隔声、吸声实验研究中,因此混响箱的设计对于实验的可靠性有着重要影响.混响箱的传统设计都是基于混响声场特性,其效率较低,可靠性也较差.为此,设计了一种复合结构的混响箱模型,通过统计能量分析(SEA)法对复合结构的隔声特性进行了仿真分析,用边界元方法(BEM)模拟混响箱内的声场分布,依据仿真结果对模型进行优化,最终获得具有足够隔声量和均匀声场的混响箱模型.对基于仿真模型制作的混响箱进行隔声实验,结果表明,在400,Hz以上频率范围内,混响箱的隔声量高于50,dB;混响箱内不同位置的声压级相差不超过3.5,dB.镁合金板的隔声实验结果与质量定律及统计能量分析所得结果吻合良好.可见,采用复合结构箱体能实现良好的隔声效果,借助于统计能量法和边界元方法对混响箱进行设计是行之有效的.     

基于SAEF方法计算高铁车内全频噪声

提出了统计声学能量流(statistical acoustic energy flow,SAEF)方法,将不同物理场的激励耦合后加载到高铁SAEF模型上,计算车外激励与车内声场及车内声腔之间的声能流动,可分析车内全频噪声.首先,采用刚性多体动力学、快速多极边界元和大涡模拟提取了350,km/h下的轮轨力/二系悬挂力、轮轨噪声和空气动力噪声,并且这些激励通过了参考文献试验的验证.其次,搭建了车厢有限元模型,基于多点激励-多点响应技术验证了车厢仿真模态,证明了整体的车厢及区域的铝型材-内饰组合板的精度,间接保证了基于模态特性的组合板隔声量的准确度.最后,搭建了SAEF模型,加载耦合激励并定义组合板隔声性能后,计算了350,km/h下、0~4,000,Hz内的车内噪声.对比车内中心声腔的仿真与试验声压级,结果显示两者的变化趋势基本一致,声压级总值相差2.6,d B(A),符合工程要求,验证了SAEF方法应用于高铁车内全频噪声研究的可行性.     

蜂窝型混凝土空腹夹层板剪力键静力参数化分析

为进一步研究蜂窝型混凝土空腹夹层板新型楼盖结构,同时完善空腹夹层板结构体系,本文以某大学文体中心的蜂窝型混凝土空腹夹层板楼盖为基础,提取出其重要构件“Y”字型剪力键进行模型简化并建立了有限元基准模型。再通过参数化分析,研究不同因素影响下“Y”字型剪力键静力性能变化。结果表明,纵筋配筋率对剪力键的受剪承载力影响较小,而箍筋体积配箍率、混凝土强度和剪力键截面面积对其有较大影响。为蜂窝型混凝土空腹夹层板的设计研究提供了一定的参考价值。     

有限板及球或柱面声波入射下的吻合效应

通过理论分析和数值计算就有限板以及球或柱面波入射情况下的吻合频率、吻合效应区的传声损失进行了研究.结果显示,有限尺寸平板与无限大板相比,吻合频率处的隔声量变化不大,但在临界频率和吻合频率处出现2个隔声低谷,使整体隔声量下降;而平板尺寸大小对吻合效应区及临界频率以上的隔声量影响不明显;球面波和柱面波入射时,吻合效应仅在板上部分区域出现,对隔声量的影响较平面波入射要弱.