基于自适应压电分流阵列的智能超构材料板减振降噪特性研究

基本信息
批准号:11772123
项目类别:面上项目
资助金额:56.00
负责人:王刚
学科分类:
依托单位:湖南大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:蔡清裕,张晓东,程健清,傅显飞,郭缔
关键词:
弹性波带隙结构声辐射智能超构材料压电分流阵列自适应控制
结项摘要

The band gap properties of metamaterials can be used to steer the propagation of elastic waves in structures, where vibration and noise can be controlled. The introducing of piezoelectric shunting arrays have made the adjustable band gap with less additional mass possible. However, limited by analog or passive shunting techniques, the bandwidths and attenuations within the bandgaps as well as its tunability are not good enough for possible applications. In this project, we are willing to apply the self-adaptive digital control into the design of piezoelectric shunting arrays in order to fabricate digital piezoelectric shunting units as well as the smart metamaterials with self-adjustable bandgaps. At the same time, modern control theories and techniques will be applied in order to cast off all the restraints that relate to analog electronic circuits. As a result, adaptive multi-resonant bandgaps with wider bandwidths and larger attenuations can be expected. Finally, Aiming at potential applications in vibration and noise control of plates within vehicle body, we will construct the smart metamaterial plate by attaching piezoelectric shunting arrays on it. The attenuation effects of vibrations as well as the structural acoustic radiation of it will be analyzed. The effects will also be used as the aim in the optimization of the topology, material parameters, as well as the control strategy of the digital shunting controllers.

超构材料的带隙特性可对弹性波的传播进行调控,从而实现振动与噪声的控制;而压电分流阵列的引入,为带隙的可调以及附加质量的降低提供了可能。然而,受模拟电路以及被动分流技术的制约,基于压电分流阵列超构材料的低频带隙带宽及衰减不足,可调性不够,难以得到应用。本项目拟将自适应数字控制引入压电分流阵列的设计中,采用传感/驱动或阻抗调节两种控制方式设计数字式压电分流控制器,继而构建智能超构材料板,实现带隙特性的自适应调节;同时,通过引入现代控制理论与技术,使压电分流阵列的设计摆脱原有的模拟电路的制约,在提高带隙性能的基础上,实现多模、宽带、主动可调的弹性波抑制;继而以车身壁板的振动和声辐射问题为背景,分析压电分流阵列的引入对基体板原有振动及声辐射特性的实际抑制效果,并以此为目标,对智能超构材料板的拓扑结构、材料参数以及自适应控制策略进行优化。

项目摘要

基于自适应智能超构材料具有适用带宽可调、减振降噪性能优异、智能化在线调控声波等特点,本项目提供了几种可实现主动型减振降噪的设计方法与研究思路,在航空航天,声学器件,汽车NVH,以及环境噪音治理上具有巨大的应用潜力。本项目从理论分析、数值模拟和实验验证等不同方面,对自适应智能超构材料进行了系统性的研究。通过等效参数,谐波平衡法以及有限元等数值分析方法深入探究了自适应智能超构材料的减振降噪物理机制以及影响因素,并且建立“电路-力学耦合模型”,来探究其作用的频率带宽以及动力学响应。而在实现自适应智能超构材料中,是通过微控制器来控制压电材料的输入电压,进而调控或者增强自适应智能超构材料的减振降噪特性。基于上述分析,本项目总结了自适应智能超构材料的调控声波新机制及其对弹性波的影响规律,进而构建了一系列新特性的声学器件,取得的代表性的成果包括:提出多模态谐振降噪的薄膜/板型智能声学超构材料,可对多个声波模态峰产生平均22 dB的声衰减;设计了具有反非线性的智能非线性智能超构材料梁,在小振幅激励下的非线性智能超构材料的振动衰减带宽是大振幅激励下的3倍,并且具有宽频减振带宽;另外还结合现代控制理论,利用驱动-双传感的方案,实现了前馈式-控制的智能压电超构单元,可对弹性波进行智能化调控;还实现了优异隐身性能的超构材料声学斗篷(Scilight 专题报道),其透射效率可达97.2%;另外设计了非对称PT压电超构材料梁,高声能回收超构材料,波模转换压电超构表面等一系列超常规的声学功能器件。这些成果不但丰富了声学领域的基础理论,还推动了声学器件以及减振降噪的技术发展,为自适应智能超构材料的进一步应用发展增添了新活力。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
5

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018

王刚的其他基金

批准号:51602209
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670211
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:18670851
批准年份:1986
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
批准号:81370565
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:41804075
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11126233
批准年份:2011
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51409058
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400055
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51368030
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81171494
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:51704001
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000287
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61272471
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:39670131
批准年份:1996
资助金额:13.00
项目类别:面上项目
批准号:51072222
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:81201162
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61703260
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81430073
批准年份:2014
资助金额:320.00
项目类别:重点项目
批准号:61671421
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30771435
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:81770639
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21301140
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71101042
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31572047
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:30700251
批准年份:2007
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171027
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21476259
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:30971952
批准年份:2009
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:21063011
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41172327
批准年份:2011
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:61201099
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51309048
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11802048
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11704204
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30270243
批准年份:2002
资助金额:19.00
项目类别:面上项目
批准号:51801187
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31270472
批准年份:2012
资助金额:79.00
项目类别:面上项目
批准号:51362025
批准年份:2013
资助金额:51.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60771041
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:41372203
批准年份:2013
资助金额:98.00
项目类别:面上项目
批准号:69808003
批准年份:1998
资助金额:12.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50871027
批准年份:2008
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:30371650
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:20906103
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51171098
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81171269
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30971326
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:51272240
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61571249
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61772253
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51779059
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51209179
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901805
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51572291
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:69601002
批准年份:1996
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51403054
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51302258
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81060369
批准年份:2010
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:59572030
批准年份:1995
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:21865025
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41476024
批准年份:2014
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:31571000
批准年份:2015
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:31171559
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51672256
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:30972805
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21878049
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81241002
批准年份:2012
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81100314
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601902
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30970465
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51279097
批准年份:2012
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:41202174
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11104111
批准年份:2011
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900318
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51077130
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:11904019
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700472
批准年份:2007
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51304128
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902603
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671839
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51272276
批准年份:2012
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:51809281
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51009086
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674158
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:60903028
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30770360
批准年份:2007
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:50905182
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1507103
批准年份:2015
资助金额:50.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51266006
批准年份:2012
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61371182
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50501005
批准年份:2005
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902799
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301407
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81872519
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21806086
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39170149
批准年份:1991
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:81673051
批准年份:2016
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:30970730
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51101059
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61602206
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700182
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201885
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51872226
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81560569
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:91646111
批准年份:2016
资助金额:43.00
项目类别:重大研究计划
批准号:40906011
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500417
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400329
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10802067
批准年份:2008
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51671120
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81870027
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51071039
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:51679016
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51408097
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31370972
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11772265
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31402011
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11702080
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81871869
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81860697
批准年份:2018
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31901408
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:18974070
批准年份:1989
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
批准号:21263021
批准年份:2012
资助金额:54.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51602128
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41006018
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670023
批准年份:2016
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:81370122
批准年份:2013
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61152003
批准年份:2011
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:71471054
批准年份:2014
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51703235
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805341
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51479108
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:81673827
批准年份:2016
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:U1662105
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51102033
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39170931
批准年份:1991
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:31870359
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于压电分流阵列的板壳结构带隙特性及其隔振性能研究

批准号:11702306
批准年份:2017
负责人:陈圣兵
学科分类:A0803
资助金额:12.00
项目类别:青年科学基金项目
2

多场耦合的声学超材料管路声振调控及减振降噪优化设计

批准号:11872371
批准年份:2018
负责人:郁殿龙
学科分类:A0803
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
3

考虑粘性效应的压电声子晶体减振降噪机理研究

批准号:11002045
批准年份:2010
负责人:王毅泽
学科分类:A0803
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

具有负泊松比特性的智能磁流变复合结构与减振降噪机理

批准号:51303209
批准年份:2013
负责人:杨雪
学科分类:E0307
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目