原文传递
碳纤维复合材料隔声特性分析与优化
| 论文题名： | 碳纤维复合材料隔声特性分析与优化 |
| 关键词： | 汽车车身;碳纤维复合材料;隔声特性;优化设计 |
| 摘要： | 安全、节能、环保已经成为当前汽车制造业的发展主题，而对节能减排有着立竿见影效果的轻量化则成为了现代汽车设计的主流趋势之一。 在各种可用于车辆结构的材料中，碳纤维复合材料以其出色的力学及化学等综合性能成为重要的轻量化替代材料之一。据测量，环氧树脂基碳纤维复合材料的比模量远在钢之上，且耐高温、耐摩擦、耐腐蚀，是一种理想的轻质材料。然而，与传统材料相比，碳纤维复合材料在使用上也有一定劣势。一方面，碳纤维复合材料在环境振动、噪声激励下容易产生较大幅度的振动及声辐射;另一方面，与传统单一均质材料相比，碳纤维复合材料具有各向异性性质，也给对其动力学性质的研究带来了极大的困难。 为了探究碳纤维复合材料层合板的隔声特性，并获得提高其隔声能力的优化方法，本文分以下几个步骤进行了研究与讨论。 首先，介绍了各向同性无限大薄板的隔声理论，以及纤维增强复合材料层合板的基本构造与力学性质，重点阐述了复合材料层合板的命名方式与弯曲刚度计算公式。在此基础上，建立了无限大复合材料层合板的传声损失模型，并通过实验与仿真，验证了模型的准确性。 随后，在简要介绍板结构隔声频率特性的基础上，结合复合材料力学的知识，推导了四边简支反对称碳纤维复合材料层合板的固有频率计算公式，并得到了使其在刚度控制区内获得最大隔声量的铺层角度组合。通过数值仿真，比较了碳纤维复合材料层合板与等厚度及等弯曲刚度钢板、铝板在低频范围内的隔声能力。 第三，简要介绍了模拟退火优化算法的概念以及声辐射模态理论。结合四边简支板各阶声辐射模态的特点，编写了模拟退火优化算法程序，得到了使四边简支反对称碳纤维复合材料层合板在质量控制区内获得最大隔声量的铺层角度组合，并比较了碳纤维复合材料层合板与等厚度及等弯曲刚度钢板、铝板在中频范围内的隔声能力。 最后，通过分析汽车日常使用环境的噪声特点，提出了一种可以兼顾车身隔声能力与实际设计、生产的铺层方案。通过有限元分析，验证了方案的可行性，并探索了实际车身设计时碳纤维铺层角度的选择规律。 |
| 作者： | 张喆 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杜宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
