方钢减振降噪结构的理论分析

论文摘要

现代科技和工业的迅猛发展,使得新型的机械设备朝着大功率和轻量化的方向发展,然而这不可避免地使机械系统的振动和噪声增大,过大的振动和噪声已成为技术发展的瓶颈。传统的柔性减振方式存在许多缺陷,因此国外提出了采用方钢减振降噪结构的刚性减振技术,并已经开始在重点国防项目上取得应用。然而,国内对方钢减振降噪技术的研究尚处于起步阶段,缺乏系统性的理论研究和应用研究。所以针对方钢减振降噪技术,本文开展了以下研究。分析单级方钢减振结构对多种平板组合结构上的振动波(结构声)的影响。分析机械结构上各种振动波的类型及其对结构振动与噪声的贡献量,确定下文在波动理论中的重点研究对象。推导弯曲波传播时机械结构微元上各个动力学参量之间的关系式;推导振动波在多种平板组合结构中遇到方钢时的透射系数和反射系数的表达式。量化评价单级方钢减振结构在这些结构上的减振效果,并研究单级方钢减振结构的减振效果在频域上的特性。分析单级方钢减振结构的结构参数变化对减振效果的影响。计算方钢结构参数变化与减振效果之间的关系曲线,并利用此曲线优化方钢减振结构的截面尺寸。设计减振性能更好的新型截面的方钢减振结构,并通过振动响应计算结果,比较分析新型截面方钢减振结构的优点。采用机械导纳法计算具有多级方钢减振结构的平板上每个位置的振动响应,并采用有限元法计算附加四级方钢减振结构的平板在0～4000Hz的频域中的振动响应,研究多级方钢减振结构的减振效果与方钢的数量之间的关系,这对合理确定方钢数目有指导意义。研究方钢结构的不同布置方案,分析提高方钢单位质量的减振效果的方法。设计具有方钢减振结构的列车用车厢板型材。分别计算质量相同的原始结构的车厢型材板和具有方钢减振结构的车厢型材板的振动响应,在剔除质量不同的影响因素下,分析方钢减振结构对抑制车厢型材板结构声的作用效果。通过计算具有不同形式的方钢减振结构的车厢型材板的振动响应,探索最适宜车厢型材板使用的方钢减振结构形式。计算采用具有方钢减振结构的车厢型材制造的列车车厢的噪声场,研究采用方钢减振结构代替阻尼涂层后列车内部的噪声场分布和噪声的频谱特性,并结合人耳听觉特性,分析方钢减振结构应用在列车减振降噪中的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内外结构声的研究方法
• 1.3.2 国内外辐射声场的分析方法
• 1.3.3 国内外方钢减振降噪相关技术的研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 单级方钢减振降噪结构的理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 结构中存在的各种结构声的形式
• 2.2.1 纵长波
• 2.2.2 横向波
• 2.2.3 弯曲波
• 2.3 结构声通过普通平板结构时的方钢减振结构的理论分析
• 2.3.1 弯曲波垂直入射方钢减振结构的理论分析
• 2.3.2 弯曲波以任意角度斜入射方钢减振结构的理论分析
• 2.4 结构声通过两板转角结构处的方钢减振结构的理论分析
• 2.4.1 波动理论求解结构声传递参数
• 2.4.2 实例计算
• 2.5 方钢减振结构在T 型连接板结构上的减振性能分析
• 2.5.1 T 型连接结构模型的建立
• 2.5.2 计算结果分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 单级方钢结构截面参数变化对其减振降噪效果的影响分析
• 3.1 引言
• 3.2 矩形方钢结构截面变化对其在板类结构上减振效果的影响
• 3.2.1 矩形方钢结构的高度对其减振效果的影响
• 3.2.2 矩形方钢结构的宽度对其减振效果的影响
• 3.2.3 矩形方钢结构尺寸优化前后的减振效果对比
• 3.3 方钢减振结构的转动惯量对其在板类结构上减振效果的影响
• 3.4 工字型截面的方钢减振结构的减振性能分析
• 3.4.1 具有工字型截面的方钢减振结构的平板模型的建立
• 3.4.2 计算结果分析
• 3.5 具有肋板的工字型方钢减振结构的减振性能分析
• 3.5.1 具有肋板的工字型方钢减振结构的模型的建立
• 3.5.2 计算结果分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 多级方钢组合减振结构的理论分析
• 4.1 引言
• 4.2 用波动理论分析振动波在方钢组合减振结构中的传播过程
• 4.3 用机械导纳理论分析平行多级方钢减振结构对振动的影响
• 4.3.1 平行三级方钢减振结构作用下的平板振动响应分析
• 4.3.2 平行三级方钢减振结构作用下的平板振动响应的实例计算
• 4.4 用机械导纳理论分析不平行多级方钢减振结构对振动的影响
• 4.4.1 不平行两级方钢减振结构作用下的平板振动响应的推导
• 4.4.2 不平行两级方钢减振结构作用下的平板振动响应的实例计算
• 4.5 多级方钢减振结构在频域上的减振特性计算分析
• 4.5.1 有无附加方钢平板的有限元模型的建立
• 4.5.2 计算结果分析
• 4.6 同等质量下采用不同方钢减振结构方案的减振效果分析
• 4.6.1 对比模型的建立
• 4.6.2 计算结果分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 方钢结构在列车减振降噪上的应用研究
• 5.1 引言
• 5.2 方钢减振降噪结构在列车用型材中的应用研究
• 5.2.1 常用列车型材的结构
• 5.2.2 附加方钢减振结构型材的建模和分析
• 5.3 方钢减振结构对列车内部噪声场影响的计算分析
• 5.3.1 列车内部噪声计算的理论基础
• 5.3.2 采用工字型方钢减振结构前后列车内部声场的对比分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢