仿生加筋夾層板結(jié)構(gòu)聲振耦合特性研究.pdf

1、夾層板結(jié)構(gòu)強度高且具有抗振減噪等特點，被廣泛應用于機械建筑等領域。通常夾層板結(jié)構(gòu)的這種優(yōu)異性能主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的剛度和強度，通過對夾層板進行加筋可以更有效地改善其性能，然而工程設計中也無法得到加強筋的具體分布位置，現(xiàn)有的仿生設計方法也只能解決有限的實際問題。本文從雙子葉植物葉脈成型的過程出發(fā)，獲得了一種操作性簡單且可以得到具體加筋位置的仿生布局設計法。本文研究了各種加筋布局夾層板的動力學性能，進一步分析了各板的隔聲特性并做出對比分析。把植

2、物葉片仿生學應用到了工程問題中，也為工程結(jié)構(gòu)的降噪提供了靈感。本文主要研究工作如下：
　　介紹了適用于夾層板結(jié)構(gòu)加筋布局設計的仿生設計法的主要內(nèi)容。建立了根據(jù)仿葉脈生長分析的優(yōu)化模型，得出了夾層板加強筋布局的仿葉脈生長設計過程。根據(jù)單元靈敏度數(shù)來判斷加強筋的生長和消亡，給出了仿生加筋生長法的主要參數(shù)。建立了蜂窩夾層板聲振耦合數(shù)值模型，分析了加強筋對夾層板結(jié)構(gòu)聲振特性的影響。
　　對仿生脈序加筋夾層板的力學性能進行了對比分析。

3、利用仿生脈序生長法對三種典型工況下（邊緣受集中載荷的單邊固支板、中心受集中載荷的四角固支板和鄰邊固支板）的夾層板結(jié)構(gòu)進行了加筋布局設計。對比仿生加筋夾層板與傳統(tǒng)正交加筋夾層板、無筋夾層基板的相應力學性能，結(jié)果表明本文所得的仿生脈序加筋布局設計的蜂窩夾層板具有更為優(yōu)秀的靜力學和動力學性能。綜合三種工況，仿生加筋夾層板相比于傳統(tǒng)正交板的各低階固有頻率值均有不同程度的提高，基頻提高了7％-9.6%；動載荷作用時最大共振幅值降低了27.8%-3

4、6.4%。
　　研究了仿生脈序加筋夾層板的隔聲性能。分析了典型的蜂窩夾層板的隔聲頻率特性曲線，利用耦合邊界元-有限元方法建立夾層板隔聲量計算模型，對相同加筋布局的蜂窩夾層板進行充液對比其隔聲量的變化，對形狀不同的蜂窩芯夾層板進行了隔聲對比，并對三種夾層板結(jié)構(gòu)進行了吸聲系數(shù)的對比分析。同樣對比三種典型工況下仿生加筋夾層板、傳統(tǒng)正交加筋夾層板和無筋基板的隔聲性能，結(jié)果表明仿生脈序加筋布局夾層板具有更為優(yōu)秀的隔聲性能。綜合三種工況，仿生

5、加筋夾層板在剛度控制區(qū)的隔聲量提高了1.5-4.2dB；模態(tài)共振頻率向高頻移動，且隔聲低谷變淺。在不同頻段內(nèi)，蜂窩芯形狀的改變對隔聲特性的影響略微不同。通過對正交加筋夾層板腔內(nèi)充不同密度的液體并與無介質(zhì)的夾層板進行對比得出：液體密度越大其在低頻區(qū)域隔聲效果越好，在100-2000Hz頻域內(nèi)，充有二氯甲烷的加筋夾層板比充有水的夾層板隔聲量提高了1.4dB，相比無介質(zhì)的夾層板提高了4.9dB。
　　以單邊固支板為例，對不同加筋布局的蜂