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复合材料层合板结构的传声损失分析

作　者: 万翾
导　师: 吴锦武
学　校: 南昌航空大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 层合板 隔声 传递矩阵 传声损失 模拟退火算法
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 43次
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内容摘要


现代航空航天业及航海业的发展，对飞机、潜艇和舰船等的结构强度、振动、噪声和自重等方面提出了较高要求，这就使复合材料层合板结构等复合构件得到了广泛的应用。复合材料层合板结构之所以被广泛应用于航空航天、汽车等交通领域，除了具有比重小、比强度和比刚度高、耐腐蚀等特点外，另一个主要原因就是这种结构具有优越的减振抗噪特性。因此，研究复合材料层合板结构的传声或隔声特性，使其在该领域得到更广泛应用，对复合材料层合板结构的降噪具有重大意义。本文针对复合材料层合板结构的传声特性展开研究。首先，充分考虑了复合材料层合板的结构特性，通过建立层合板的传声计算模型，基于传递矩阵的方法，结合复合材料的弹性力学方程和固体中的声波方程，推导出了复合材料层合板的声压透射系数计算公式，并代入传声损失计算公式对层合板结构的传声损失进行数值求解。其次，分析讨论了影响层合板结构传声损失的因素。讨论了平面波入射时，声波入射角对层合板传声损失的影响；以及在扩散声场的情况下，层合板铺层角度、板的弹性模量比、板厚度和板密度等结构参数对层合板传声损失的影响。结果表明：复合材料层合板由于纤维和基体本身的性能，铺设方式和铺层角度等因素的影响，质量定律并不能正确的反应层合板的隔声性能。声波入射角越大，传声损失越小；层合板的厚度越大，传声损失越大；而复合材料的密度和弹性模量比与传声损失之间没有明显的线性关系。最后，利用模拟退火法分析了层合板最大传声损失的铺层角度优化方案。详细讨论了铺层角度对层合板传声损失的影响。并对不同频率下不同铺层数的层合板，采用一种改进的模拟退火算法，确定层合板获得最大传声损失时的最佳铺层角度方案。通过与穷举法进行对比讨论，说明这种改进的模拟退火算法的可行性和高效性，为实际应用中层合板的结构优化设计提供依据。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 研究的目的和意义  8-10
  1.2 国内外研究进展及文献综述  10-14
    1.2.1 隔声理论的研究概况  10-12
    1.2.2 复合材料板的传声损失研究现状  12-13
    1.2.3 层合板铺层角度优化设计以及发展  13-14
  1.3 论文的主要研究内容  14-16
第2章 声学的基本知识  16-24
  2.1 声音的基本物理度量  16-17
  2.2 材料的声学特性  17-20
    2.2.1 吸声系数  18-19
    2.2.2 声阻抗  19
    2.2.3 透射系数  19
    2.2.4 传声损失  19-20
  2.3 声波的传播  20-23
    2.3.1 声波在分界面上的反射和折射  20-22
    2.3.2 声波在平面层和平面层系上的反射和折射  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 基于传递矩阵的复合材料层合板的传声损失分析  24-36
  3.1 引言  24-28
    3.1.1 弹性力学方程  24-26
    3.1.2 固体中的声波方程  26-28
  3.2 声波在层合板中的传递矩阵  28-31
    3.2.1 单层板内部的传递矩阵  29-30
    3.2.2 层与层之间的传递矩阵  30
    3.2.3 层合板与空气间的传递矩阵  30-31
    3.2.4 层合板的传递矩阵  31
  3.3 层合板传声损失求解  31-33
    3.3.1 层合板的声压透射系数  31-32
    3.3.2 层合板的传声损失  32-33
  3.4 数值分析与讨论  33-34
  3.5 小结  34-36
第4章 复合材料层合板传声损失影响因素分析  36-44
  4.1 入射角度对层合板传声损失的影响  36-37
  4.2 层合板密度对传声损失的影响  37-38
  4.3 层合板厚度对传声损失的影响  38-40
    4.3.1 不同总铺层厚度对传声损失的影响  38-39
    4.3.2 不同单层厚度对传声损失的影响  39-40
  4.4 弹性模量比对层合板传声损失的影响  40-42
    4.4.1 正交各向同性材料的弹性模量比影响  40-41
    4.4.2 正交各向异性材料的弹性模量比影响  41-42
  4.5 层合板铺层角度对传声损失的影响  42-43
  4.6 本章小结  43-44
第5章 复合材料层合板传声损失最大时的铺层角度设计  44-55
  5.1 引言  44
  5.2 相关优化算法的简介  44-46
  5.3 层合板传声损失的铺层角度优化设计  46-49
    5.3.1 问题描述  46
    5.3.2 模拟退火算法的层合板铺层角度设计  46-49
  5.4 结果与分析  49-54
    5.4.1 三层板的最佳铺层角度讨论  49-52
    5.4.2 四层板的最佳铺层角度讨论  52-54
  5.5 小结  54-55
第6章 总结与展望  55-57
  6.1 本文工作总结  55-56
  6.2 工作展望  56-57
参考文献  57-61
攻读硕士学位期间发表的主要论文  61-62
致谢  62-63

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料
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