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基于声子晶体周期薄板结构低频率带隙机理研究及其应用

作　者: 周小强
导　师: 陈源
学　校: 湖北工业大学
专　业: 机械设计制造及其自动化
关键词: 声子晶体周期结构带隙 NVH
分类号: TB535
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 113次
引　用: 1次
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内容摘要

由于在力学性能上的优点,板壳结构广泛应用于航空航天、机械设备、交通工具以及家用电器上,其减振与降噪问题,一直是机械振动领域研究的重要问题之一。伴随着中国汽车产业的飞速发展,2010年中国汽车产销量均达到1800万辆,成为世界汽车产销量第一的国家。同时人们对汽车乘坐舒适性的要求也越来越高,车内振动与噪声的处理问题突显了出来。据研究显示,车内振动与噪声主要集中在中低频率,而车身板壳结构的振动与二次激振噪声也是车内振动与噪声源之一。通常采用大面积阻尼对板壳构件从被动减振降噪的角度进行处理,这种处理方法对于处理高频率噪声振动是很有效的,但对于中低频率振动与噪声处理效果却很有限。于是,寻找一种便捷、有效、低成本的处理方法,便是板壳结构振动领域研究的重点。本文基于声子晶体理论,采用周期结构对薄板振动和噪声进行处理。首先建立周期薄板结构的理论模型,根据结构连续性条件以及相关边界条件,建立方程组,同时由于结构的周期性,引入Bloch定理,这样便将方程组的求解问题转换为矩阵特征值的求解,求解得到的特征值即为弹性波频率关于周期结构各参数的函数,将其可视化,可以得到周期薄板结构的带隙频率特性。其次,采用有限元法对周期薄板结构的带隙特性进行研究。建立周期薄板结构有限元模型,并进行动力学仿真,从而得到周期结构的带隙,对理论计算的带隙进行验证。然后,采用实验测试的方法,得到周期薄板结构的带隙特性,对理论计算和有限元法得到的带隙进行验证。通过试验测试的方法肯定了中低频率带隙的存在。最后,将周期薄板结构应用于车辆NVH处理上,通过对比周期薄板结构处理前后车内噪声级转速跟踪图,实现了车内声压级平均降低3dB以上结果,从而使车内振动与噪声的能量得到了很大的衰减。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 研究目的与意义  8-10
  1.2 声子晶体的研究背景及现状分析  10-12
  1.3 周期性结构的研究背景与现状分析  12-14
  1.4 汽车NVH 研究背景与现状分析  14-17
  1.5 课题来源、研究思路及主要研究内容  17-19
第2章基于声子晶体周期板薄板结构理论分析  19-30
  2.1 基于声子晶体周期板薄板结构理论模型的建立  19-24
    2.1.1 弹性薄板定义及小挠度假设  19-20
    2.1.2 弹性薄板动力学微分方程  20-23
    2.1.3 周期薄板结构的理论模型  23-24
  2.2 周期薄板结构的理论计算  24-28
  2.3 实际尺寸下周期薄板结构的带隙特性  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章周期板薄板结构低频带隙的有限元仿真  30-39
  3.1 有限元法概述及其发展  30-31
  3.2 有限元法基本理论  31-35
    3.2.1 外力、应力、应变与位移在有限元法中的表示方法  31-32
    3.2.2 弹性力学基本方程  32-35
  3.3 周期薄板结构有限元模型建立及仿真  35-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章周期薄板结构低频带隙的试验研究  39-46
  4.1 周期薄板结构试验目的  39
  4.2 周期薄板结构试验模型建立  39-43
    4.2.1 阻尼材料参数测试  39-41
    4.2.2 周期薄板结构测试平台组建  41-43
  4.3 试验设备及试验原理  43-44
    4.3.1 周期薄板结构试验测试设备  43
    4.3.2 周期薄板结构试验测试原理  43-44
  4.4 试验结果分析  44-45
  4.5 本章小节  45-46
第5章周期板薄板结构在汽车NVH 中的应用  46-54
  5.1 项目研究的目的  46
  5.2 项目研究的目标  46-47
  5.3 周期薄板结构有限元仿真  47-51
    5.3.1 周期薄板结构在顶棚上的应用  47-48
    5.3.2 周期薄板结构在后座位底板上的应用  48-50
    5.3.3 周期薄板结构在搁物板上的应用  50-51
  5.4 周期薄板结构NVH 应用效果对比  51-53
  5.5 本章小结  53-54
第6章总结与展望  54-56
  6.1 文章研究结论与创新点  54-55
  6.2 展望  55-56
参考文献  56-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间发表的学术论文  62

基于声子晶体周期薄板结构低频率带隙机理研究及其应用

内容摘要

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