周期空腹板結(jié)構(gòu)的帶隙及減振特性研究.pdf

1、周期空腹板結(jié)構(gòu)是由許多個(gè)相同的周期單元沿著一個(gè)方向連接而成的組合結(jié)構(gòu)，其中周期單元由薄板和筋組成。周期空腹板具有彈性波帶隙特性，即帶隙頻率范圍內(nèi)的彈性波不能在結(jié)構(gòu)中傳播。當(dāng)一種波型在周期結(jié)構(gòu)中傳播時(shí)，周期結(jié)構(gòu)中該單一波型表現(xiàn)出明顯的帶通和帶阻特性。周期空腹板結(jié)構(gòu)中存在較寬縱向和彎曲振動(dòng)帶隙，研究空腹板結(jié)構(gòu)的帶隙特征可以從機(jī)理上解釋結(jié)構(gòu)優(yōu)越的減振性能。此外研究空腹板結(jié)構(gòu)的減振性能可以為周期結(jié)構(gòu)在工程振動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

2、　　結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲控制一直是理論和工程實(shí)際中關(guān)注和亟需解決的熱點(diǎn)問題之一。周期結(jié)構(gòu)，作為一種聲子晶體，是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域在研究光子晶體中電磁波傳播特性的基礎(chǔ)上提出的一個(gè)新方向，具有重要的理論價(jià)值和工程應(yīng)用意義而引起廣泛研究興趣。本文構(gòu)建了周期振子結(jié)構(gòu)，以揭示周期結(jié)構(gòu)中的布拉格(Bragg)帶隙和局域共振(Locally Resonant,簡稱LR)帶隙特征；構(gòu)建了非對稱周期結(jié)構(gòu)，以揭示存在多種波型的周期結(jié)構(gòu)中波傳播特征；構(gòu)建了周期空腹板結(jié)

3、構(gòu)，取得了優(yōu)越的低頻和高頻減振性能，并利用該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了組合式空腹板基座，大大改善了艦船隔振系統(tǒng)的振動(dòng)傳遞衰減幅度。本文主要研究內(nèi)容與成果包括：
　　(1)在閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，全面綜述了周期結(jié)構(gòu)中縱向和彎曲振動(dòng)帶隙、一維周期結(jié)構(gòu)中多種波型的耦合作用、周期結(jié)構(gòu)在振動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用研究概況，指出周期結(jié)構(gòu)在振動(dòng)控制領(lǐng)域中應(yīng)用的優(yōu)越性及不足之處。
　　(2)給出了Euler梁、吸振器和剛體等子結(jié)構(gòu)的耦合振動(dòng)導(dǎo)納方程，結(jié)合傳遞矩

4、陣法推導(dǎo)了周期單元的導(dǎo)納矩陣，為求解周期結(jié)構(gòu)中波的傳播系數(shù)以及結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)奠定了理論基礎(chǔ)。構(gòu)建了周期振子結(jié)構(gòu)，闡述了周期結(jié)構(gòu)中的Bragg帶隙特征。在周期振子上等間距布置吸振器，形成了LR周期振子結(jié)構(gòu)，在不破壞Bragg帶隙的基礎(chǔ)上取得LR帶隙。數(shù)值討論了周期振子結(jié)構(gòu)參數(shù)對兩種LR和Bragg帶隙邊界頻率的影響。
　　(3)為了揭示周期結(jié)構(gòu)中縱向波和彎曲波的耦合作用，設(shè)計(jì)了對稱和非對稱周期結(jié)構(gòu)。非對稱周期結(jié)構(gòu)中存在多種波的耦合作

5、用，在求解周期單元的傳播系數(shù)時(shí)將出現(xiàn)變態(tài)矩陣，采用波型分組法，求得了多種波型的傳播系數(shù)。數(shù)值分析了周期結(jié)構(gòu)中波型的傳播系數(shù)與其動(dòng)態(tài)響應(yīng)之間的關(guān)系。
　　(4)設(shè)計(jì)了周期空腹板結(jié)構(gòu)，采用波動(dòng)方法研究了周期空腹板的振動(dòng)帶隙以及結(jié)構(gòu)在帶隙內(nèi)的振動(dòng)衰減特性，特別地優(yōu)化了周期空腹板在0-3000Hz頻段的減振性能。搭建了周期空腹板結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，測試了結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，驗(yàn)證了空腹板數(shù)值模型的正確性。
　　(5)在周期空腹板上等間距安裝吸