声子晶体加筋板声振特性研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangliang19910125
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加筋板结构具有质量轻、强度大、稳定性好等优点,作为船舶结构的主要组成部分,当其振动过大时会影响船上设备运行、危害人员身体健康。声子晶体作为固体物理学中晶体概念的宏观延伸,具有阻止特定频率范围的弹性波在其内部传播的特性,因此在减振降噪领域拥有良好的应用前景。本文在加筋板结构中引入声子晶体子结构,对声子晶体加筋板的带隙特性、传递特性以及隔声特性进行研究。本文对声子晶体结构和加筋板简化计算方法的研究现状进行了详细的综述,介绍了声子晶体的理论基础、带隙计算方法以及双向正交加筋板模型的简化方法。使用平面波展开法计算了附加型声子晶体加筋板的带隙特性。基于加强筋离散化的处理方法,建立了双向正交异性加筋板的弯曲振动方程,根据加强筋与基体板在连接处的位移和转角连续条件建立了方程中力和力矩项的傅里叶展开系数之间的关系,使用平面波展开法计算了结构的能带曲线图,并将计算结果与有限元法对比,验证了使用平面波展开法计算的正确性。研究了螺旋形声子晶体加筋板的带隙特性和传递特性。提出了附有螺旋形子结构的声子晶体加筋板形式,基于有限元法计算了该结构的带隙特性,并对声子晶体结构的带隙产生机理进行分析;之后计算了有限大声子晶体加筋板的传递特性,在带隙频率范围内,附加声子晶体子结构可以降低加筋板的振动传递率;接着对子结构参数对带隙特性和传递特性的影响进行分析,并提出了一种多带隙设计方法,将单一带隙分割为多带隙;最后建立了加筋板实验模型,验证了声子晶体加筋板的振动传递率衰减能力。研究了螺旋形声子晶体加筋板的隔声特性。根据平板结构的声透射模型,提出了无限大声子晶体加筋板声透射模型,并使用平面波展开法计算了该模型;基于有限元法计算了螺旋形声子晶体加筋板的隔声性能,结果表明在带隙频率范围内该结构具有良好的隔声性能;之后对子结构参数和声波入射情况对结构隔声特性的影响进行了分析。本文将声子晶体概念引入到加筋板结构中,验证了附加子结构后的加筋板可以在特定频率范围内降低振动传递率、增加隔声量,为加筋板结构的振动噪声控制提供了新的思路和一定的基础。
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