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约束阻尼结构振动声辐射优化研究
| 论文题名： | 约束阻尼结构振动声辐射优化研究 |
| 关键词： | 车辆降噪;约束阻尼结构;结构振动声辐射;拓扑优化模型;边界元法;有限元建模 |
| 摘要： | 在板件结构上敷设阻尼材料，能有效抑制结构的振动与声辐射。本文采用有限元与边界元法（FEM+BEM），通过建立约束阻尼结构的振动与声辐射模型，研究其声振特性。以声学参量为优化目标，约束阻尼材料用量为约束条件，建立拓扑优化模型，研究约束阻尼材料的最优布局，为车内噪声的有效抑制和结构轻量化奠定基础。论文的主要研究内容如下： ①建立了约束阻尼结构的有限元动力学模型，通过约束阻尼结构的模态分析，并与解析法计算结果进行对比，验证了有限元建模方法的正确性；采用传递函数法推导了约束阻尼结构表面的振动速度表达式，为约束阻尼结构的声辐射分析提供边界条件。 ②根据结构振动声辐射理论，推导了Helmholtz边界积分方程及其简化的Rayleigh积分公式。建立了四边简支约束阻尼板及含约束阻尼面的腔体模型，研究了其在简谐作用下的场点声压和辐射声功率，为结构振动声辐射优化奠定理论基础。 ③分别以场点声压和辐射声功率为目标函数，约束阻尼材料用量为约束条件，建立了约束阻尼板声学拓扑优化模型。采用渐进优化算法，通过编制拓扑优化计算流程，获得了约束阻尼材料的优化布局。优化结果表明，优化结构以较小的阻尼材料用量，显著降低了结构的声辐射特性。 ④建立了以封闭腔体的场点声压和辐射声功率为目标函数，约束阻尼胞单元存在状态为设计变量的声学拓扑优化模型。推导了目标函数对设计变量的灵敏度表达式，采用渐进优化算法，研究了约束阻尼材料在弹性壁板上的优化布局。优化结果表明，通过约束阻尼材料的优化布局，能使其在较小的阻尼材料用量情况下，获得更低的声辐射特性。 ⑤搭建了封闭腔体声学特性实验平台，通过对比无阻尼板、优化阻尼板以及全覆盖阻尼板的实验结果，验证了理论分析与拓扑优化结果的正确性，为该方法的实际工程应用奠定了基础。 |
| 作者： | 祝乔飞 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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