基于声辐射模态的阻尼板声功率灵敏度分析及优化

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论文借助于有限元分析理论和声辐射模态理论,分析了加筋板和粘弹性阻尼板的声功率灵敏度,在此基础上进行了粘弹性阻尼板辐射声功率的最小化研究。建立了振动板的有限元模型,得到了基于声辐射模态模型的振动板声功率灵敏度求解方法,建立了声学结构优化设计的数学模型,优化后得到了辐射噪声较低的结构,为工程实际中的低噪声结构设计提供参考。   以四边简支的加筋板和阻尼板为例分析了声功率关于加筋和加阻尼厚度变化的灵敏度,考虑了在板上分别加筋、加自由阻尼层和粘弹性梁等情况,讨论了加筋和加阻尼厚度、位置以及激励力位置和频率大小等因素变化对辐射声功率的影响。结果表明:在板上加筋和加阻尼可以适当减小辐射声功率;在一定范围内声功率随着加筋和加阻尼厚度的增加而降低,但是当加筋和加阻尼厚度增加到一定程度以后声功率变化不再明显;通过合理的配置加筋和加阻尼的形式可以得到比较满意的降噪效果。   在声功率灵敏度分析的基础上进行了阻尼板的声功率最小化研究,建立了优化设计的数学模型,在一定的边界条件和载荷条件下得到了满足重量、厚度等约束条件的声功率最小化结构,即中间和端点部位较厚、四周较薄的粘弹性阻尼层结构,可以在较小的附加重量和较低的成本下达到较好的阻尼降噪效果。   采用试验研究的方法对论文提出的数值计算方法进行验证,分别测量了优化前后阻尼板上一点的振速信号和空间场点的声压值,对试验结果进行分析处理。通过比较得知,在大部分频率范围内优化后的结构取得了一定的减振降噪效果,从而验证了论文计算方法的有效性。
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