水中阻尼复合箱体结构的振动声辐射特性研究

基于结构有限元法和声学边界元法,建立弹性层-粘弹性层-外部声场耦合声振数值计算模型,对敷设阻尼材料的壳体结构在水中的振动声辐射性能作了系统的研究。研究结果表明:敷设粘弹性阻尼层使结构振动响应和声辐射水平明显降低, 其减振降噪的效果与阻尼层的几何尺寸、物理参数和外激励频率有关;同未敷设阻尼层的弹性结构相比,敷设粘弹性材料的方箱结构在水中的振动响应,受流体可压缩性的影响不大,同时,不同流体边界条件(自由液面和刚性壁面)的影响也相对减弱。     

敷设阻尼材料的双层圆柱壳声辐射性能分析

研究了外层壳上敷设粘弹性阻尼材料的双层壳体的振动和声辐射性能,采用经典Flugge微分算子描述壳体的运动,敷设粘弹性阻尼材料的双层壳体的粘弹性阻尼层的运动用三维Navier方程描述,将阻尼沿厚度方向的位移用泰勒展开表示,利用位移和应力的连续性边界条件建立振动方程。详细讨论了阻尼层厚度、弹性模量、损耗因子及静水压缩因子等参数对双层壳体振动和声辐射的影响,表明阻尼材料的弹性模量越高,阻尼层越薄,损耗因子越小,壳体的辐射声功率越高;对于较高频率的激励,必需考虑阻尼层质量的影响,选择密度低的阻尼材料对减振降噪有利。     

水声作用下矩形弹性-粘弹性复合板的振动和散射声近场(Ⅰ)——矩形复合板的振动分析

本文根据弹性理论最小势能原理和变分技术,确定不同弹性材料层胶合的复合板弯曲运动时的中和面位置,并引人复合板的等效弹性常数和等效质量,从而导出复合薄板弯曲振动方程和边界条件的简洁形式;跟据粘弹性理论还得出:粘弹性层和弹性层复合板的振动方程;采用模态分析和傅里叶变换法给出矩形复合薄板自由振动和强迫振动的一般分析解;以钢板作为基板,进行数值计算得出不同厚度、不同材料覆盖层的复合板的等效刚度、泊松比和面密度,以及简支条件下简正模式的阻尼常数、阻力系数和固有频率。     

有限元法分析空腔周期分布粘弹性层的声特性

运用有限元方法研究水中空腔周期分布粘弹性层及粘弹性层附在钢板上、并位于水和空气之间的声特性。结果表明,在低频,水中有空腔的粘弹性层比无空腔的粘弹性层有较大的反射;空腔的形状和谐振对低频声特性产生很大影响。给出了粘弹性层具有球形、圆柱形和圆锥形空腔的振动模式和声特性的数值结果。     

钢板-空气背衬上含空腔粘弹性材料层的声反射特性

本文研究声波从水中入射到粘弹性材料层-钢板-空气上的反射特性，运用分层介质中的波动理论研究粘弹性层均匀情况的声特性，运用有限元方法研究粘弹性层含空气腔结构情况的声特性。结果表明，改变粘弹性材料消声特性需要综合调整材料的弹性参数；粘弹性层内的空腔结构对声特性产生很大影响，改变其谐振特性和反射系数的收敛特性。文中以含圆锥腔、圆台等复合腔的结构粘弹性层为例，计算了其反射系数的频响特性、谐振模态，并分析了结构的影响。     

加肋板稳态简谐响应的粘弹性阻尼控制研究

应用模态叠加法研究了用粘弹性阻尼控制加筋板的稳态简谐响应。考察了在板上加自由阻尼层和加粘弹性梁的情况，分析了阻尼材料损耗因子、阻尼层厚度以及粘弹性梁剖面尺寸对结构响应的影响。对３种阻尼处理情况进行了比较。结构的幅频特性表明，粘弹性材料能够有效地控制结构的共振响应。     

阻尼材料敷设方式对双层壳体声辐射性能的影响

研究了内、外壳体敷设粘弹性阻尼材料的有限长加肋双层圆柱壳的振动和声辐射性能,采用经典Flugge微分算子描述壳体的运动,运用Helmholtz波动方程和壳体表面的边界条件来求解位于内、外层壳之间的环形流场,并利用傅氏变换, 可以求出声压的表达式,粘弹性阻尼层的运动用三维Navier方程描述,将阻尼沿厚度方向的位移用泰勒展开表示,利用不同的位移和应力的连续性边界条件分别建立了无阻尼以及三种阻尼材料敷设方式的振动方程,并用数值计算讨论了光壳和三种阻尼材料敷设方式对三种壳间连接形的双层壳体振动和声辐射的影响,结果表明敷设阻尼材料能降低壳体的辐射噪声,并且内壳敷设阻尼比外壳敷设阻尼的减振降噪效果好,内外壳均敷设阻尼材料的减振降噪效果最好。     

覆盖粘弹性层的水中双层弹性球壳的回声特性

首先建立根据覆盖层实测数据估算粘弹性参数的方法．在此基础上利用粘弹性、弹性理论和分离变量法导出覆盖有粘弹性展的水中双层弹性球壳回声的Ｒａｙｌｅｉｇｈ简正级数解．计算比较了覆盖和不覆盖粘弹性展的双层弹性球壳的形态函数．给出了窄脉冲和长脉冲入射时的回波波形．计算表明,覆盖粘弹性层后形态函数在低频时基本不变,随着频率的升高而逐渐降低．窄脉冲回波的波形分析指出,覆盖粘弹性层后不仅镜反射波的幅度降低,表面弹性波（ＳＥＷ）的幅度也随之降低．     

声呐罩夹芯式透声窗的声学设计研究

以船舶声呐罩透声窗的低噪声设计为背景,针对由粘弹性夹芯平板和平行腔体组成的简化声呐罩模型,采用双重Fourier变换方法和波数一频率谱分析,建立平稳随机湍流脉动压力激励下三层夹芯式透声窗在声呐基阵部位产生的自噪声计算方法,数值分析了透声窗几何和物理参数对自噪声的影响,提出夹心式透声窗声学设计的方法和参数。研究结果表明:三层夹芯式声呐罩透声窗的低噪声特性主要取决于夹芯粘弹性层中纵波和横波传播的截止效应以及阻抗失配效应。通过对弹性平板和粘弹性层的厚度、密度、杨氏模量、阻尼因子以及粘弹性层的纵波和横波声速等参数的合理选取,可以使夹芯透声窗比单层透声窗的降噪效果最大增加6.5dB。     

有不连续材料层的组合板结构振动功率流研究

对工程中常用的发生质量和刚度突变或加有粘弹性阻尼材料的组合L形板结构进行了振动功率流研究．应用拉普拉斯变换和迁移矩阵方法得到了板的挠度表达式以及其它的物理量。分析了不连续材料的质量、刚度和自由阻尼层的特性对输入功率流和传递功率流的影响。所得结论为此类结构的优化设计及减振降噪提供了理论依据．     

带粘弹性包覆层充液管道中的超声导波纵向模态

理论分析和实验研究了超声导波纵向模态在带粘弹性包覆层充液管道中的传播特性。得到了纵向模态的频散曲线。以此确定了适合带粘弹性包覆层充液管道缺陷检测的一定频带的纵向模态。经分析认为,频散小,衰减低的频带0～50 kHz的L(0,1)模态和未受干扰的L(0,2)模态分支部分,如频带170～210 kHz的L(0,4)模态,适合检测外直径25 mm,壁厚1．2 mm,外壁涂覆0．35 mm厚环氧树脂的充水钢管中的缺陷。而频散和衰减大,能量主要在水或环氧树脂粘弹性层中传播的纵向模态则不适合检测该类管道中的缺陷。     

吸声覆盖层研究进展

从粘弹性材料复杂结构吸声性能计算和粘弹性材料动态力学参数获取两方面对吸声覆盖层研究进行了回顾。计算模型主要有分层介质模型、等效介质模型、空腔谐振模型以及数值计算方法。动态力学参数获取主要有基于振动的直接测量方法、基于声学性能测试的反演方法和近些年发展起来的有限元的反演方法。最后对吸声覆盖层研究的发展趋势进行了展望。     

液晶苯酚酯相变内耗峰与振动频率的相关性

采用低频内耗方法，在强迫振动模式下研究了液晶苯酚酯材料相变过程内耗峰与振动频率之间的相关性.由一个简单的粘弹性的Maxwell模型出发，推导了在强迫振动模式下内耗峰的峰高与频率的关系式.从理论上得出了内耗峰高与振动频率之间的非线性关系.实验数据拟合的结果很好地符合这一关系式.这表明内耗峰随频率的变化规律是由振动系统本身的特征决定. 关键词：     

水声作用下矩形弹性-粘弹性复合板的振动和散射声近场(Ⅱ)——矩形弹性-粘弹性复合板散射声近场研究

本文根据作者前一篇文章导出的复合粘-弹性薄板弯曲振动方程给出板振动简正模式的级数解,计算和分析了声波入射时,矩形复合粘弹性障板的振动;研究了密介质中,复合板简正模振动和其二次辐射场之间作用,以及不同模式振动之间由于辐射场引起的互耦合作用;数值计算了简支矩形板各号简正模的自耦合和互耦合系数随kl_1的变化关系,(r=l_2/l_1作为参变量,k为波数,l_1,l_2分别为板的两对边边长);并计算了复合障板在不同频率声波作用下各号模的复数振幅值;进而计算了不同频率声波作用下,板振动二次辐射声的近场声压分布。     

简化的光纤光栅应变传感器光-力转换的时变方程

基于光纤光栅应变传感的基本原理以及粘弹性力学的基本理论,建立了一种简化的光纤光栅应变传感器光-力转换的时变方程。方程的建立忽略封装基体和纤芯的粘弹性力学行为,同时综合考虑观测环境-封装基体-粘结层(或涂层)-光纤纤芯之间的弹性和粘弹性力学耦合机制。所建立的方程既包含了传感器的所有几何特征参数和力学特征参数,又可大为简化光-力转换的时变分析过程,从而为光纤光栅应变传感应用于大型工程结构健康监测的长期性能评估(包括参数标定、信号校正、精度分析及误差估算)提供较为可靠、实用、简便的理论分析工具。     

有源约束层在对结构声辐射控制中的应用:Ⅱ.数值计算

基于前文［１］,本文给出了有源约束层振动的稳态响应的解和振动结构辐射声场的表达式,详细讨论了有源约束层的阻尼机制,并比较了有源约束层（ＡＣＬ）和无源约束层（ＰＣＬ）处理以及传统的有源控制（ＡＣ）方法在结构振动控制中的性能．数值计算的结果表明：利用能量耗散机制,有源约束层确能有效地实现减振、降噪的目的．     

二维材料及其异质结的声子物理研究

声子是固体最重要的元激发之一,是理解材料摩尔热容、德拜温度以及热膨胀系数等热力学性质的基础,同时电声子相互作用也决定了固体的电导和超导等特性。拉曼光谱是表征固体声子物理的重要实验手段,不仅能表征材料的结构和质量,还能提供材料声子性质、电子能带结构、电声耦合等信息。文章将拉曼光谱应用于二维材料及其范德瓦尔斯异质结的声子物理研究。先简单介绍二维材料的层间振动声子模式和层内振动声子模式,其中层间振动声子模式的频率可用线性链模型来计算,而强度则可用层间键极化率模型来解释;同类层内振动声子模式的Davydov劈裂峰之间的频率差异可用范德瓦尔斯模型拟合。随后,将这些模型推广到二维范德瓦尔斯异质结中,以转角多层石墨烯、MoS_2/石墨烯和hBN/WS_2为例介绍了范德瓦尔斯异质结的声子谱,阐述如何应用线性链模型和经典键极化率模型计算层间振动模的频率和强度,并由此给出二维范德瓦尔斯异质结的界面耦合强度和各层间呼吸模的电声耦合强度等重要参数。     

充水粘弹性管道的频散曲线计算分析*

针对谱方法分析计算充水粘弹性管道的广义特征值问题,根据Chebyshev多项式及微分矩阵、位移和应力连续条件,将波动方程离散为相应的线性方程。利用MATLAB数值编程计算充水弹性和粘弹性管道对应频率下的轴对称纵向导波频散曲线和衰减曲线。分析表明,波传播在粘弹性管道中不仅具有衰减特性,而且由于水和粘弹性壳体交叉耦合作用,在一定频率范围内产生两种截断模态。     

振动颗粒混合物中的三明治式分离

在竖直振动两种颗粒的混合物的实验中，观察到了一种新的分离现象——“三明治”式分离，即大而重的颗粒被夹在两层小的轻颗粒之间.这不同于“巴西果”效应导致的大而重的颗粒在上的两层有序结构.实验表明当振动加速度大于某个临界值时这种三层有序将取代两层结构，而且是稳定的.实验中观察到导致“三明治”式分离的两种不同的分离过程.对这两种过程的物理机理及其与振动加速度、振动频率及颗粒尺寸等因素的关系做了研究，并给出了相图. 关键词： 颗粒物质 振动 有序结构 三明治式分离 巴西果效应     

各向异性粘弹性孔隙介质地震波场伪谱法正演模拟

地球介质各向异性、粘弹性以及孔隙特征是地震资料描述油气储层时应综合考虑的. 建立了各向异性粘弹性孔隙介质模型，导出了各向异性粘弹性孔隙介质的弹性波波动方程，采用伪谱法正演模拟了各向异性粘弹性孔隙介质地震波，进行了其波场特征分析. 该研究有益于加深对地震波在实际地球介质中传播规律的认识.