周期結構禁帶調(diào)控與減振降噪應用探索研究.pdf

1、隨著對裝備性能的要求不斷提高，以及人們環(huán)境意識的增強和對高品質(zhì)生活的追求，振動與噪聲問題日益受到人們的重視。在飛行器、艦艇、列車、汽車等工業(yè)領域，減振降噪已成為亟待解決的關鍵技術問題之一。
　　板殼類結構在飛行器、艦船、列車等典型裝備中有著廣泛的應用，是構成這些裝備的艙體結構的重要組成部分，其聲振特性對艙室噪聲環(huán)境有重要影響。因此，對均勻板、夾層板等典型工程板結構的振動、聲輻射與聲透射問題進行深入研究，探索新的有效聲振抑制手段，對

2、裝備艙室噪聲抑制工作具有重要意義。近年來，人工周期結構中彈性波/聲波的傳播受到了廣泛的關注，其主要物理特性之一是彈性波禁帶，在禁帶頻段內(nèi)彈性波的傳播將被顯著抑制。這為工程中的振動與噪聲控制提供了新的思路。
　　本文以典型裝備艙室噪聲抑制為背景，針對板結構的減振降噪問題，開展了周期板結構的彈性波禁帶與基于周期結構設計的減振降噪研究。首先，以周期均勻板與周期夾層板兩種結構為研究對象，開展了禁帶分析，揭示了禁帶調(diào)控規(guī)律；其次，以周期夾層

3、板為研究對象，開展了基于周期結構設計的板結構減振降噪研究，深入揭示了其作用機理；最后，進行了基于周期隔振設計的板結構激振力隔離與聲振響應抑制研究。論文的主要內(nèi)容和研究成果如下：
　　1、開展了周期均勻板的禁帶特性分析、禁帶調(diào)控與拓展研究。建立了具有集中參數(shù)附加結構的周期均勻板的禁帶特性等效分析模型，提取了不同附加結構的關鍵作用因素，提出了禁帶的統(tǒng)一性分析方法；基于等效分析模型，揭示了附加結構等效參數(shù)對禁帶的調(diào)控規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了若干周期

4、板結構禁帶的拓展效應與現(xiàn)象；開展了周期均勻板禁帶調(diào)控實驗研究，驗證了相關禁帶調(diào)控與拓展規(guī)律。這些工作為周期均勻板禁帶分析、設計與優(yōu)化提供了有益支撐。
　　2、開展了周期夾層板的禁帶特性分析、禁帶調(diào)控與內(nèi)在機理研究。設計了具有附加局域共振單元與附加硬質(zhì)單元的周期夾層板結構，對其禁帶特性與參數(shù)調(diào)控規(guī)律進行了研究；建立了禁帶帶邊模式的簡化物理模型，分析了結構參數(shù)對禁帶的內(nèi)在影響因素。研究工作可以為周期夾層結構禁帶分析與設計提供有益借鑒，

5、并對同類型周期夾層板的結構參數(shù)對禁帶的影響規(guī)律分析與預測提供指導。
　　3、開展了基于周期結構設計的夾層板結構減振降噪研究。針對具有附加共振單元的周期夾層板結構，系統(tǒng)分析了周期結構設計對結構振動、聲輻射、聲透射的抑制效果，深入揭示了其產(chǎn)生聲振抑制的作用機理；開展了周期夾層板減振降噪實驗研究，驗證了利用周期結構設計進行聲振抑制的有效性；建立了直升機艙室的簡化模型，開展了將周期結構設計用于彈性聲腔系統(tǒng)聲振抑制的分析與可行性驗證。研究工

6、作為深入認識周期結構聲振特性以及推進人工周期結構理論在減振降噪領域的應用探索提供了理論基礎。
　　4、探索了基于周期隔振設計的板結構聲振響應抑制。開展了利用周期隔振器進行施加于基礎板結構的激振力隔離的研究，探討了對基礎板振動與聲輻射的抑制效果；通過附加動力吸振器與一維周期結構禁帶拓展，對隔振性能進行了進一步改善；針對直升機艙室簡化模型，開展了基于周期隔振設計的艙室聲振抑制研究。相關工作為改善隔振系統(tǒng)的隔振性能、抑制基礎結構的振動與