基于声透视法优化弹性结构减振降噪的研究

Vibration and noise of mechanical equipment commonly used in engineering, including aircraft, trains, automobiles, ships, etc., have become the main quality indicators, and vibration and noise reduction have been one of the main goals in engineering applications.. A new non-contact, non-invasive method, namely see-through method, is proposed to investigate the root causes of vibration and noise of elastic structure, and to seek the interrelationships among excitation forces, structural vibration and sound radiation in order to determine the optimal vibration and noise reduction measures for elastic structure.. See-through method is applied to reconstruct the normal surface velocities on the surface of the flexible structure and three-dimensional acoustic radiation of the space using modified HELS formulations based on the normal surface velocities measured by laser vibrometry at the locations that are relatively easy to obtain, and then to reconstruct the characteristics (including the locations, types and amplitudes, etc.) of excitation source acting inside elastic structures through modal superposition principle. Finally, the interrelationships among excitation forces, structural vibration and sound radiation is established by using singular value decomposition, and the optimal vibration and noise reduction scheme of the elastic structure is determined in the meantime.

工程中常用的机械设备，包括飞机、火车、汽车、船舶等，其振动与噪声已成为该设备主要质量指标，减振降噪也成为工程应用的主要任务之一。. 本项目提出一种最新的非接触、非侵入方法，即声透视法，来研究弹性结构产生振动与噪声的根源，并找出激励特性、结构振动和声音辐射之间的相互关系，从而确定该弹性结构的最佳减振降噪措施。. 该声透视法采用激光测振获得结构表面的部分振速，然后利用改进HELS法重构弹性结构表面的法向振速以及三维空间的声辐射，并通过结构模态叠加原理重构作用于该结构内部的激励源及其特性，包括激励位置、类型、幅值等。最后，利用奇异值分解建立激振能量、结构振动与声音辐射三者之间的相互关系，同时确定该弹性结构的最佳减振降噪方案。

工程中常用的机械设备，包括飞机、火车、汽车、船舶等，其振动与噪声已成为该设备主要质量指标，减振降噪也成为工程应用的主要任务之一。. 本项目提出一种最新的非接触、非侵入方法，即声透视法，来研究弹性结构产生振动与噪声的根源，并找出激励特性、结构振动和声音辐射之间的相互关系，从而确定该弹性结构的最佳减振降噪措施。. 本项目首先建立了适用于任意弹性结构的声透视法理论模型；然后以由一弹性薄板和五个刚性壁面组成的封闭空腔结构为研究对象，分别对声振不耦合、声振耦合情况下不同形式的激励重构进行了理论验证；接着考虑声振耦合，采用数值计算重构作用于封闭空腔内部弹性板的激励及其特性，包括激励位置、类型、幅值等；最后利用奇异值分解建立激振能量、结构振动与声音辐射三者之间的相互关系，同时确定该弹性结构的最佳减振降噪方案。. 目前国内外还没有任何一项技术能够穿透弹性结构，将作用在结构内部的激励及其特性视觉化。声透视法将使分析、解决弹性结构振动噪声问题一目了然，大大降低机械设备减振降噪的复杂性、盲目性。此外，声透视能获得弹性结构内部激励-振动-噪声三者之间的相互关系，揭示产生结构振动与声辐射的主要因素，量化减振降噪过程。因此，本项目提出的声透视法将对工程实践中的机械设备减振降噪问题具有深远的指导意义。