纵向激励下轴艇耦合结构声辐射特性及影响因素

通过建立轴艇耦合结构模型,结合船舶三维声弹性理论,分析了螺旋桨纵向激励下耦合结构的振动和水下声辐射特性及分布规律,并研究了其对不同影响因素的敏感性。结果表明:轴艇耦合结构纵向振动在潜艇水下声辐射中有明显体现,是水下声辐射的重要组成部分;通过减小推力轴承纵向支撑刚度、增加艇体壁厚和增加纵向肋骨,可以有效降低潜艇水下辐射声压级,提高其声隐身性能。     

耦合封闭声腔的主导声辐射模态确定方法

将在某一频率下或某一频段内对封闭声腔声势能起主要作用的一阶或几阶声辐射模态定义为耦合封闭声腔的主导声辐射模态。准确认定主导声辐射模态至关重要，直接影响有源控制效果。然而，现有的主导声辐射模态确定方法，要么仅考虑辐射效率的作用而忽视模态幅度的影响，要么就需要用到结构模态信息，难以实现工程应用。基于此，综合运用计算和测试手段，全面考虑辐射效率和模态幅度两个因素，提出了一种基于“初选—预留—后验”的主导声辐射模态确定方法，并通过实验研究证明了该方法的有效性和可行性。结果表明：提出的确定方法能够准确认定主导声辐射模态，确定过程中不需要用到辐射体的结构模态信息，可用于指导控制目标选取或重构封闭声腔声势能。     

肋骨、舱壁布置形式对圆柱壳水下声振特性的影响

采用结构有限元耦合流体边界元方法对不同肋骨、舱壁布置形式的圆柱壳的流固耦合响应进行了计算。通过波数谱方法,结合柱壳规则波的声辐射效率,对不同波数成分结构波的振动与声辐射进行了量化。运用等间距与不等间距结构振动理论揭示了肋骨、舱壁布置形式对圆柱壳水下振动与声辐射特性产生影响的机理。研究发现:结构不等间距布置的圆柱壳水下振动特性整体上较优,但受壳体周向振动模式影响较大;结构不等间距布置的圆柱壳声辐射特性并不一定优于结构等间距布置的圆柱壳声辐射特性。     

吸声层特性与布置对导管声辐射的影响

采用基于NASTRAN无限元技术的导管声学计算方法,对敷设吸声层的有限长导管声辐射特性进行了研究,讨论了吸声层阻抗值、布置位置和方式对导管声辐射的影响。结果表明:吸声层的声阻值对导管辐射声能量影响较大,而声抗值影响较小;将吸声层布置在近声源段或者出口段对于降低总辐射声能量的效果相当,但在出口段布置吸声层更有利于导管发挥侧方屏蔽效应;采用不对称式吸声层对于降低声功率和特定方向上的声压级并无绝对好处,需视频段具体分析。     

圆柱壳振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法及特性分析

针对圆柱壳结构瞬态声振特性分析研究不足,结合Newmark-β积分法和Kirchhoff时域边界积分方程,提出一种圆柱壳受迫振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法。基于一阶剪切变形理论和微元法思想,建立了圆柱壳振动声辐射分析模型,采取Jacobi多项式和Fourier级数表示轴向和周向位移容许函数,基于Rayleigh-Ritz法和Newmark-β积分法计算圆柱壳的受迫振动时域响应,在此基础上,基于Kirchhoff积分方程求解辐射噪声时域响应,分析圆柱壳受迫振动声辐射特性。与有限元方法/边界元方法数值结果对比表明,该方法具备收敛性好、精度高等优点,圆柱壳结构声振响应峰值随边界条件的刚度变弱存在左移现象,振动声辐射响应随厚度的增加呈现下降趋势;当随机载荷峰值频率与结构固有频率接近时,结构声振响应出现强特征线谱。     

基于遗传算法的复合材料圆柱壳水下声辐射优化

为了降低艇体的振动噪声,建立了复合材料圆柱壳的有限元模型,并对其水下振动和声辐射特性进行了研究。在此基础上,分析了复合材料圆柱壳水下声辐射的优化模型;基于遗传优化算法,以复合材料铺层角度为设计变量,以流固耦合面内辐射声压的最大值为优化目标,进行了优化分析。结果表明:对复合材料圆柱壳的铺层角度进行优化设计可以有效提高其声辐射性能,相比对称铺层方式,优化后的远场辐射声压级在50～300Hz频段内平均降低了3.6dB。该结果验证了优化设计的有效性,为下一步进行大型复杂水下结构的声辐射优化研究提供了一定的思路。     

一种利用波叠加法计算声辐射模态的新方法

针对目前对于复杂结构的声辐射模态尚无简便计算方法的问题,利用波叠加法提出了一种适合复杂结构声辐射模态计算的方法。该方法通过波叠加法建立了辐射结构内部等效点源与表面法向振速的关系,得到了辐射阻抗矩阵的表达式,有效解决了一般方法在求解辐射阻抗矩阵时存在的困难。在此基础上,对辐射阻抗矩阵进行特征分解得到复杂结构的声辐射模态,并通过数值计算证明了该方法的有效性。     

敷设气囊的充水圆柱壳的声辐射

为降低充水圆柱壳受内部点声源激励时的水下辐射噪声，在其外壳上敷设气囊，形成气囊圆柱壳。为指导气囊圆柱壳的设计，将充水裸圆柱壳和充水气囊圆柱壳分别简化为单、双层无限长隔板。比较隔板、气体与水的波阻抗，分析了气体声速与层厚对双层无限长隔板在平面声波入射时低频声辐射的影响机理。分析表明，声速小的气体和适当的气层厚度可以降低双层障板的辐射噪声。采用声无限元法计算了气囊圆柱壳的水下声辐射，结论与对隔板的机理分析吻合。优化设计出的充水CO2气囊圆柱壳的水下辐射声功率与远场辐射声压明显低于充水裸圆柱壳。     

敷设气囊的充水圆柱壳的声辐射特性

为降低充水圆柱壳受内部点声源激励时的水下辐射噪声,在其外壳上敷设气囊,形成气囊圆柱壳。为指导气囊圆柱壳的设计,将充水裸圆柱壳和充水气囊圆柱壳分别简化为单、双层无限长隔板。比较隔板、气体与水的波阻抗,分析气体声速与层厚对双层无限长隔板在平面声波入射时的低频声辐射的影响机理。分析表明,声速小的气体和适当的气层厚度可以降低双层障板的辐射噪声。采用声无限元法计算气囊圆柱壳的水下声辐射,结论与对隔板的机理分析吻合。优化设计出的充水CO2气囊圆柱壳的水下辐射声功率与远场辐射声压明显低于充水裸圆柱壳。     

水面舰船流噪声基本声场的数值研究

流诱发的噪声主要由流场中的非定常性引起,这种非定常性包括各种尺度的旋涡及湍流引发的脉动.由于流致发声的复杂性,经典声学中一些较为成熟的数值分析方法在解决一个具体的实际工程问题时常常显得不够,CFD技术的发展使得用数值方法处理流致发声问题成为可能.VOF方法和SSTk-ω两方程湍流模型被用于求解水面舰船三维非定常粘性流场,基于Lighthill声类比理论,对船体绕流场的噪声进行了数值计算,并对流噪声的近、远场特性进行了数值分析.研究表明:对近、远场而言,船艉的声辐射要大于船艏,而船舯即横向的声辐射又显著大于船艏艉即纵向的声辐射.     

关联维数在齿轮箱振动信号特征提取中的应用

论述了关联维数的基本概念和性质,给出了定量描述分形特征的重要参数———关联维数的计算方法,分析了齿轮箱故障时振动的特点.通过对试验获取的齿轮故障振动信号进行分析计算,确定了关联维数与齿轮箱故障程度之间的联系.结果表明,齿轮箱的不同运行情况对应的关联维数有明显不同.因此,可用关联维数作为区分齿轮箱工作状态的特征参数.     

基于ARX模型和改进蚁群算法的齿轮箱故障诊断

为了提高齿轮箱故障诊断的精度，提出基于ARX模型的齿轮箱建模新方法，从系统固有特性的角度来分析齿轮箱的状态，使用最大最小蚁群算法对反映齿轮箱多变量传递特性的多个特征参量进行特征选择并使用这些特征进行故障诊断。结果表明，该方法既能够有效提高故障诊断的效率和精度，又能有效降低输入条件和负载出现波动对识别结果的影响。     

基于人工神经网络的齿轮箱载荷识别研究

提出了一种基于实测结构响应识别作用在齿轮箱上激励的方法 ,该方法利用人工神经网络建立响应信号与激励之间的映射模型。通过单级齿轮箱上所做的试验数据表明 ,这种利用人工神经网络识别齿轮箱载荷的方法是可行的 ,并且 ,经过训练的网络模型在齿轮箱载荷识别的过程中显示了极快的收敛速度和很高的识别精度。     

齿轮箱非线性研究现状与展望

从齿轮箱非线性的产生及现象、非线性建模和非线性信号处理等方面论述了当前齿轮箱非线性研究的现状,阐述了目前齿轮箱非线性研究工作的特点,探讨了今后齿轮箱非线性研究的几个关键问题。     

基于虚拟样机技术的履带车辆传动箱模态分析

传动箱虚拟样机模型包括箱体和齿轮传动系2部分。分析传动箱模态参数,应包含齿轮系与箱体之间约束的影响。在虚拟环境下测量了传动箱的模态参数,对比了包含齿轮系和不包含齿轮系2种情况,验证了该箱体的设计使传动箱整体避开了与车辆的共振频率。同时说明了虚拟样机试验方法在箱体类零部件模态测试中的应用与技术可行性。为在设计阶段优化箱体结构提供指导。     

加权振动烈度在齿轮箱状态监测中的应用研究

针对齿轮箱运行过程中状态监测的性能特征参量及其评价标准的确定问题,研究以齿轮箱振动烈度为性能特征参量,依照国标GB6075—1985来判定齿轮箱运行状态,提出在特征频率处计算振动烈度,即加权振动烈度,以此作为监测量来判定齿轮箱性能状态,并可以对故障进行初步定位。     

齿轮箱振动测试与分析

在对某型齿轮箱的模态、振动烈度和振动加速度进行测试的基础上,详细分析了测试结果.模态测试得到了齿轮箱的振型和模态参数,振动烈度测试结果表明该齿轮箱处于良好工作状态,振动加速度测试结果显示该齿轮箱的减振措施达到了预期的效果.最后,对测试提出了建议.     

齿轮箱故障诊断特征级数据关联方法研究

提出了齿轮箱故障诊断特征级数据关联的定义．在该定义的基础上,提出了基于Bootstrap方法的小样本诊断特征参数关联的方法．利用某型齿轮箱振动试验台测取的振动加速度响应信号对提取的特征参数进行了关联评估,基于Bootstrap方法的特征级数据关联方法正确区分出了效果不好的特征参数,证实了该数据关联方法的正确性．     

行星变速箱换档过程动态仿真研究

从传动系行星排传递单元和构件出发,建立了N自由度行星变速箱运动学数学模型,并运用该模型对三自由度行星变速箱进行了换档过程的动态仿真。     

一种齿轮箱振动控制方法

从机械结构的振动控制理论出发 ,提出了一种齿轮箱振动控制方法 ,研究并讨论几种齿轮箱箱体以及齿轮本体的结构参数对动态特性的影响 ,其结论可以为齿轮箱的振动设计提供参考依据