声学黑洞吸声体结构吸声性能的实验研究

通过在圆管内部布置圆环,使得管道的有效导纳沿轴向逐渐增大,从而实现管道的声学黑洞效应,即声波传播时声速逐渐减小至 0,不发生反射的现象,进而使声学黑洞吸声体成为宽带吸声结构。首先对声学黑洞吸声体的吸声性能进行理论分析,随后设计了不同尺寸的声学黑洞吸声体结构,通过实验研究声学黑洞吸声体物理参数对吸声性能的影响。实验结果表明,当圆环数量大于 20 时,声学黑洞吸声体结构能实现宽带吸声。当圆环数量相同时,有效吸声频带随着管道长度的增大向低频移动;当管道长度相同时,吸声性能随着圆环数量的增加而提高。     

实验测量声辐射模态

通过实验方法测量得到振动结构的声辐射模态及其辐射效率。首先通过辐射算子分析任意结构的声辐射模态,然后根据互换原理,在远场布置声源,通过测量结构表面声压,得到辐射算子。最后以一平面玻璃板为例进行实验研究,通过互换方法测量了前5阶声辐射模态和对应的辐射效率。实验结果表明通过互换方法测量声辐射模态是可行的。     

应用移动质量法与分形维数实现梁损伤检测

以简支裂纹梁为例,利用移动质量法结合分形维数方法实现结构损伤检测。由于质量块在振动梁不同位置时对梁固有频率的影响不同,所以当质量块沿着梁长度方向移动时可以得到一组梁－质量块系统的固有频率曲线,通过分析这组固有频率的分形维数曲线确定梁的损伤位置及其损伤程度。随后讨论附加质量块大小和分形方法参数选择对损伤检测精确性的影响。数值计算结果表明,该方法能准确的识别裂纹位置和损伤程度。该方法的主要优点在于不需要结构的模态信息,并可以在随机激励下实现。     

随从力作用下悬臂裂纹梁的稳定性分析

基于Adomian修正分解法研究悬臂裂纹梁的稳定性,悬臂梁的自由端具有弹簧支承和轴向随从力。将梁的裂纹模拟为无质量的等效扭转弹簧。通过Adomian修正分解法可以把裂纹梁的特征微分方程转换成递归代数公式,利用边界条件和裂纹位置的连续性条件推导得到该裂纹梁的量纲一固有频率及相应的振形函数解析表达式。通过与前人的计算结果比较,验证了所提方法的有效性。讨论裂纹位置和深度对颤振或屈服失稳的临界随从力的影响。讨论不同失稳形式时裂纹梁支承的临界弹簧刚度。数值计算结果表明,当裂纹位于悬臂梁固定端附近时,对梁的固有频率影响最大。研究还表明裂纹的存在有可能提高梁的稳定性。     

对体积位移传感器的讨论

以不同边界条件的振动梁为例,本文提出通过分部积分方法设计特定形状的PVDF薄膜测量体积位移。这种分部积分方法得到的PVDF传感器形状不但与外激励力的性质（如激励力类型、位置以及频率等）无关,而且不需要振动梁的模态信息。研究表明,可以把振动梁的边界条件分为两类,即一端固定一端任意和两端位移为零,对于每一类边界条件可以用一种特定形状PVDF传感器测量其体积位移。     

直升机桨叶阵列式压电模态传感器的故障诊断

提出了一种基于加权系数的直升机桨叶阵列式压电模态传感器的故障诊断方法。以直升机桨叶为例,以圆形锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷作为压电传感单元。将实验曲率模态作为加权系数设计阵列式压电模态传感器,对PZT在使用过程中易出现的破损和脱层故障进行了实验研究。实验结果表明,基于加权系数的阵列式压电模态传感器的故障诊断方法能对压电阵列中的损伤单元进行准确地定位,且其诊断结果具有很高的置信度;所提出的损伤因子可在一定损伤范围内作为损伤程度的指示参数。     

对体积位移传感器的研讨

以不同边界条件的振动梁为例,提出通过分部积分方法设计特定形状的PVDF薄膜测量体积位移。这种分部积分方法得到的PVDF传感器形状不但与外激励力的性质（如激励力类型、位置以及频率等）无关,而且不需要振动梁的模态信息。研究表明,可以把振动梁的边界条件分为两类,即一端固定一端任意和两端位移为零,对于每一类边界条件可以用一种特定形状PVDF传感器测量其体积位移。     

求解任意波数的三维Helmholtz方程

提出通过Adomian分解法求解任意波数的三维Helmholtz方程。通过Adomian分解法可以把三维Helmholtz微分方程转换成递归代数公式,并进一步把其边界条件转换成适用符号计算的简单代数公式。利用边界条件可以很容易得到方程的解析解表达式。Adomian分解法的主要特点在于计算简单快速,并且不需要进行线性化或离散化。最后通过数值计算以验证Adomian分解法求解任意波数下三维Helmholtz方程的有效性。数值计算结果表明：Adomian分解法的计算结果非常接近精确解,并且该方法在大波数情况下还具有良好的收敛性。     

用多重网格法研究多缸内燃机的进气特性

论述了用多重网格法研究多缸内燃机的进气瞬态过程。利用非线性方程全近似格式的多重网格法并结合特征线法对进气管内的气流运动进行了数值计算,直观地描述了多缸内燃机进气管各歧管内气体流动的瞬态过程,分析了转速、进气系统长度和管径等参数对进气特性的影响     

通过声辐射模态计算矩形薄板的模态辐射效率

模态辐射效率是评价振动结构声辐射能力的一项重要指标。结构振动引起的声辐射问题是声学中一个长期的研究课题。评价振动结构的声辐射能力的一项重要指标就是模态辐射效率。通过声辐射模态理论,推导了任意边界条件下矩形薄板模态辐射效率的计算方法,通过计算方法可以直接得到模态辐射效率的数值解,而不需要进行数值积分。最后,以四边简支、四边固定、对边简支和对边固定、三边固定和一边自由矩形板为例,进行数值计算和分析。通过与前人的计算结果比较,验证了方法的有效性。