矩形板结构振动与声辐射特性分析及优化研究

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结构的振动声辐射问题是工程中经常要考虑的问题,针对结构振动声辐射问题也广泛的被科研工作者作为一项长期研究的课题。振动与噪声问题对结构的安全性、耐用性、舒适性等有重大影响。薄板由于质量轻、可塑性好等优点而被广泛应用在汽车车身、船舶、高铁、飞机等方面。但薄板由于结构刚度不足,很容易成为振动声辐射源,进而对结构的安全性和产品的认可度产生不利影响。如果能在早期便获知薄板振动声辐射特性随结构参数等因素的变化规律,对快速、准确的预测结构振动声辐射具有重要意义。本文主要完成了以下工作:(1)基于有限元法相关理论,结合模态分析理论利用有限元软件Abaqus建立有限元模型并进行相关分析。以矩形薄板为例,研究了不同约束条件对薄板固有频率及振型的影响。研究了加筋板的加筋位置、加筋数量、高宽比、布置形式等对加筋板振动特性的影响。(2)在研究分析薄板振动特性的基础上,运用有限元法与边界元法相结合研究薄板结构声辐射特性。研究薄板结构的边界条件、材料属性以及筋条数目、加筋形式、加筋位置和加筋方向对薄板结构声辐射特性的影响。并基于优化平台Isight应用序列二次规划法对加筋板结构进行了优化分析,降低了加筋板振动声辐射的辐射声功率级,起到了减振降噪的效果。(3)最后,建立了碳纤维复合材料板的振声模拟数例模型,通过Abaqus结合Virtural.Lab联合仿真获取碳纤维复合板的声辐射特性指标,在此基础上探讨了碳纤维复合板的部分关键参数对于碳纤维复合板整体振声特性的影响机制,包括铺层角度、铺设层数、加筋数量。并以碳纤维复合材料加筋板的尺寸参数为变量,运用isight软件对其优化,结果表明优化后碳纤维复合材料加筋板的第一阶频率处声辐射功率下降了大约4d B。
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