朱庆
- 作品数：7 被引量：17H指数：2
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- 基于遗传算法的空腔结构设计参数优化研究
- 2016年
- 通过构建空腔结构理论模型,根据集中质量与薄膜之间的作用关系,得出了两个集中质量之间形成的开放型空腔结构能够使入射声波在空腔内进行散射,消耗声波能量的结论。为了获得最佳的吸声效果,采用遗传算法对空腔结构的设计参数在100~1000 Hz频域内进行优化。通过对分布在薄膜表面的集中质量进行有限元仿真分析,得出了集中质量会受声波载荷作用两两进行“拍动”的结论,拍动形式越剧烈的集中质量,其能量密度越高,在空腔结构内声波能量消耗越大。最后,通过试验验证了遗传算法对空腔结构参数设计的可行性。
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- 关键词：散射遗传算法能量密度
- 薄膜型声学超材料的低频吸收性能研究被引量：12
- 2018年
- 设计一种能够有效吸收低频声波的镶嵌薄膜结构,镶嵌薄膜结构是由若干个质量-弹簧振子系统和带有硬质边框的硅橡胶薄膜构成。当进入镶嵌薄膜结构中的弹性波与质量-弹簧构成的谐振系统发生共振时,就可实现对低频声波起到理想的吸收效果。研究了镶嵌薄膜结构的声学机理,建立一种局域共振形式的胞元模型,探讨了负有效质量的材料属性。利用有限元仿真模拟,得到了子结构胞元和镶嵌薄膜结构的振动形态,通过谐振单元的理论形式与结构胞元的振动形态进行比较,得到二者吸收机理相同的结论,进一步证明了薄膜对集中质量的牵引力作用与入射声波激励作用的等效关系。同时,对两种不同刚度的薄膜材料进行仿真分析,比较振动形态对声波吸收形式的差异。分别对两种刚度不同的薄膜的声学超材料进行试验研究,同时,研究了结构胞元与周期结构的声学特性关系。结果表明:质量-弹簧系统对低频声波的吸收有很大影响。
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- 薄膜超材料的等效特性分析及试验研究被引量：1
- 2017年
- 基于一维超材料梁的理论思想,将薄膜超材料简化成具有周期性的谐振单元和一维梁的结构;根据薄板的Kirchhoff理论,建立了整体结构的运动方程,计算了周期性谐振单元作用力及薄膜两侧载荷的声压差。利用牛顿第二定律及虚功原理,得到了薄板不同阶的振动模态幅值A_n所满足的运动方程。通过引入等效密度概念,得到等效密度共振形式受薄膜的刚度k、厚度h、谐振单元周期常数L及附加质量M等因素影响,并针对每种影响因素进行了等效密度峰值的分析;得出在一定尺寸范围内,得到了薄膜厚度h越薄,谐振单元刚度与质量的比值越小,共振频率越低的结论;而且周期常数L越大,薄膜自身的共振形式与谐振单元的共振形式同时存在,且薄膜本身的振动形式越强烈。通过探讨谐振单元质量与透射峰值的试验验证,表明质量-弹簧谐振子的共振作用对薄膜超材料的透射吸收起到至关重要作用。
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- 关键词：虚功原理
- 基于暗声学材料的结构振动研究与仿真分析
- 2016年
- 以暗声学材料的简化结构为研究对象,通过薄膜的大挠度理论,对受约束结构条件下暗声学材料的结构单元进行了振动分析。首先对带有集中质量的薄膜与声波辐射模式之间的耦合形式建立数学模型,得到了受约束结构和未受约束结构条件下的一阶固有频率;通过COMSOL Multiphysics软件仿真了暗声学材料结构单元的声-固耦合特性,得出在一阶固有频率下受约束结构是未受约束结构的0.26倍,与理论计算值的误差为5.7%。这有利于降低20～1 000Hz低频范围内的一阶固有频率,提高暗声学材料吸声特性。
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- 关键词：吸声特性
- 一种镶嵌薄膜共振型材料的吸声性能研究被引量：1
- 2017年
- 为了解决现有吸声材料对低频噪声衰减弱及吸收差的现状,该文提出了一种镶嵌薄膜共振型材料结构。其中镶嵌到条形薄膜上的结构单元作为拍动体,此时结构单元与背衬薄膜之间存在一定耦合作用,使行波在两部分间的局域共振作用削弱或存在很少反射。通过有限元仿真分析得到吸收峰值下的模态振型,进一步证明了材料的吸声机理。实验表明,该结构对100~1 000Hz内的声波具有很好的吸收效果,单层材料结构随着空腔距离的增大,吸收峰提前,而峰值基本不变。两层材料结构的吸声效果远大于单层材料结构,这解决了低频噪声问题。
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- 关键词：吸声机理
- 镶嵌薄膜结构的低频吸声特性分析与实验研究被引量：4
- 2017年
- 为了对低声压级、低频带声波达到理想的吸收效果,提出了一种金属片镶嵌薄膜的复合吸声结构。分析了复合结构局域共振机理:通过薄膜材料的弹性波与每个结构单元的共振特性相互作用,可以产生局域共振带隙,从而使薄膜中的行波不能进行传播。利用传递矩阵法计算了镶嵌结构与薄膜空腔结构结合后的声阻抗,得到理论的吸声系数。通过试验得到复合结构中结构单元和薄膜的阻尼系数与弹性系数,对复合结构进行吸声系数测试,与理论计算值进行对比,理论计算结果与试验吸声系数吻合较好。采用薄膜两侧镶嵌结构单元与一侧的进行试验比较,得到两侧镶嵌结构的吸收峰值附近频带较宽,一些吸声系数达到0.95,实现了低频噪声的高效吸收。
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- 关键词：金属片复合结构传递矩阵声阻抗
- 金属片镶嵌微缝薄膜结构的吸声特性分析
- 2016年
- 为了使声波在低声压级、低频带达到理想的吸收效果,本文提出了金属片镶嵌微缝薄膜结构理论模型,并分析了该模型的吸声机理。首先将该结构的力学模型看作多自由度系统,构建振动微分方程,得到了金属片镶嵌薄膜的分布位置与每段薄膜弹性系数之间的关系。并在此基础上分析了激励频率与固有频率之间的关系,得出基频对该结构吸声效果的影响。然后利用有限元软件对该结构的模态振型和声阻抗进行了分析,得到了镶嵌在微缝薄膜上的金属片与声波的耦合形式。最后通过试验对该结构的吸声特性进行了验证,结果表明:吸收峰值受镶嵌位置影响较小,平均吸声系数变化不大,一阶固有频率会受镶嵌位置的改变而改变。
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- 关键词：金属片吸声机理多自由度吸声系数
