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原文传递考虑可制造性的加筋双层板隔声优化

论文题名：	考虑可制造性的加筋双层板隔声优化
关键词：	加筋双层板;声透射损失;有限元法;隔声性能
摘要：	金属波纹芯体夹层结构以其比强度和比刚度高的优点，被广泛用于现代高速运载工具。其结构-声学优化需要建立可靠的声透射损失计算方法，以实现在不降低结构刚度的基础上，实现轻量化及降低运载工具内部噪声水平的目标。　　本文首先运用有限元法计算金属波纹芯体加筋双层板在简谐平面声波激励下的声透射损失（STL）。分别建立了结构路径传声和结构-空腔耦合传声两种模型，计算结果表明，当空腔介质为空气时，结构路径传声模型和结构-空腔耦合模型的声透射损失曲线基本重合，空腔介质与结构的耦合作用表现为弱耦合作用。然后在筋板截面积不变的约束条件下，通过有限元计算分析了筋板倾角、面板间距和面板厚度对加筋双层板隔声性能的影响。发现筋板倾角对于加筋双层板特定频带的声透射损失有显著差异，因此根据声源频率选择合适的筋板倾角可以达到较优隔声效果。　　进一步应用声-固耦合理论，以筋板倾角为45°的梯形加筋双层板结构为例，在频带为10-2500Hz范围内，发现耦合效应对透射声功率影响不大。同时对于结构传声模型和结构-空腔耦合模型计算得到的局部频段出现的透射声功率较大差异进行解释。结构-空腔耦合模态分析结果表明，这两种模型计算得到的局部频段出现的透射声功率差异与空腔声模态和结构-空腔耦合模态存在关联关系。而且，随着双层加筋板拓扑结构的变化，空腔几何形状改变而引起的腔体声模态及结构-空腔耦合模态变化导致加筋双层板透射声功率在局部频段峰值和谷值频率不同，因而不同芯体拓扑结构的结构传声模型与结构-声学耦合模型计算得到的透射声功率出现差异的频段也不同。　　最后，考虑芯体结构的可制造性，在加筋双层板整体质量和刚度等约束条件下对金属加筋双层板进行了结构-声学优化。为了提高优化目标函数计算的效率，应用谱元法(SEM)替代传统有限元方法建立了加筋双层板结构在简谐平面声波激励下的振动响应分析模型，通过与有限元方法的对比，表明谱元法(SEM)在求解该类问题时具有精度高和求解速度快的优点。整个结构-声学优化采用单参数优化与多参数联合优化对照的方式，首先在筋板质量和总质量不变的约束条件下，建立加筋双层板的单参数优化模型，以不同频段最小平均透射声功率为目标，分别优化筋板倾角和面板厚度。而对筋板倾角和面板厚度两个变量的多参数优化使用多岛遗传算法（multi-island genetic algorithm，MIGA），同样在加筋双层板整体刚度和质量约束条件下，以平均透射声功率为目标对结构几何参数进行了多参数优化计算。结果表明，在不同优化频段MIGA都可以得到满意的优化结果；而且，相较于单参数优化，多参数优化得到的加筋双层隔声性能更优。
作者：	李兰清
专业：	车辆工程
导师：	郑辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文