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授课方式现场授课
主讲师声学博士
声是指在弹性介质中(气体、液体、固体)质点所产生的一系列振动传递过程的表现。声学就是研究声波的产生、传播、接收和效应的学科。因此振动学是研究声学的基础。人类生活的环境里有各种声波,其中有的是用来传递信息和进行社会活动的,是人们需要的;有的会影响人的工作和休息,甚至危害人体的健康,是人们不需要的,称为噪声。
噪声一般都是在空气中传播,而产生噪声的声源主要包括两种。首先气动噪声(Air-borne noise),它是指空气流动或物体在在空气中运动引起空气产生涡流、冲击、或者压力突变导致空气扰动而形成的噪声。例如风扇、风机、空压机以及燃烧等所产生的噪声,均属于空气动力性噪声。
另一种为结构噪声(structure-borne noise),它是固体振动表面辐射噪声。各厂矿企业都有多种机械噪声,如冲床的冲压声、车床的切削声、齿轮变速箱噪声以及金属的撞击声等。当机器的零部体受到诸如撞击力、摩擦力、交变机械力或电磁力等的作用时,这些部件就会形成一个振动系统,并向空间辐射噪声。这些机器的振动部分,如外壳、轴杆、机架等,都可看成是机械性噪声源。
TPA模型计算用到的频响函数包括路径点到载荷参考点的频响函数以及路径点到目标点的频响函数。使用的频响函数的类型根据分析目标点的响应类型的不同而不同。对目标点的振动进行建立模型分析时,选取频响函数的类型一般是目标点的加速度响应对路径点载荷力的频响函数;而当研究目标点响应为声压时,路径点到目标点的频响函数是目标点声压对路径点的载荷力的频响函数。
当选择间接方法求解路径工作载荷时,路径点到载荷参考点的频响函数是载荷计算模型的重要组成部分。在计算工作载荷的时候,计算模型不仅对频响函数的准确度要求很高,同时还要求不同路径与参考点之间的频响函数之间的线性度有着不同的要求,所以,频响函数的好坏直接影响到载荷计算的准确度。
被动体上路径点到目标点的频响函数直接用于路径贡献的计算,频响函数的准确性不仅对TPA分析计算结果有决定性的影响,而在完成TPA计算后,频响函数是系统优化的重点考虑对象。所以TPA模型对频响函数有着相当高的要求,频响函数的质量直接决定了TPA模型计算结果的准确度。
对于线性时不变振动系统而言,系统的频响函数是系统的传递特性的描述,包含着系统的刚度和阻尼等信息,是系统固有属性的描述,决定了激励在系统中的传递情况,与外界激励无关;由本章上述理论可知,振动系统的频响函数等于系统的输出与输入在频域上的比值,这为频响函数的实验测量提供了理论依据。
实验频响函数的获取方法一般通过外界激励系统给物理结构一个外部激励,然后测量拾取系统上某点的响应信号,对激励信号和响应信号在频域上进行处理后得到频响函数。激励系统有激振器和力锤两种,实验时根据实验要求的精度以及实验成本进行选择。在使用力锤敲击法测量频响函数时,为了减少测量误差,得到更为准确的频响函数,在保证系统响应与激励信号的相干系数较高前提下,一般进行多次敲击然后取平均值。随着现代测量技术以及信号处理技术的不断发展,系统频响函数的测量精度得到了不断的改进。
结构的声辐射与结构的表面形状、结构的振动强弱以及频率等因素有关。因此求解结构的空间辐射噪声就必须知道结构表面的振动特性。机械结构的振动与激励力的频谱特性、激励位置以及结构本身的固有特性有关。虽然实际的结构都是连续的弹性结构,其振动特性可看作是由无限个简单的质量-弹簧-阻尼系统的组合。而单自由度振动系统则又可以看作是简单的多自由度系统。
单自由度线性系统是简单的振动系统,又是基本的振动系统。这种系统在振动分析中的重要性,一方面在于很多实际问题都可简化为单自由度线性系统来处理,从而可直接利用对这种系统的研究成果来解决问题。另一方面在于,单自由度系统具有一般振动系统的一些基本特性,实际上,它是对多自由度系统、连续系统、乃至非线性系统进行振动分析的基础。
隔振的目的是为了减小振动的传递。对于工程实践中具体的隔振设计而言,人们关心的无疑是通过隔振,被保护对象的振动量级获得了多大程度的衰减或控制。在隔振设计时,对系统的结构参数优化设计一般是围绕隔振效率展开的。因此,效果评估指标的确定是效果评估体系的核心内容。完整的效果评估体系应包含两方而的内容:一是对系统的隔振效果进行理论分析预测;其次则是对实际隔振效果进行测定。日前常用的隔振效果评估指标有力传递率、插入损失、振级落差、功率流等。一般以力传递率作为隔振效果的理论预测依据。但是对于实际效果的测定,由于力传递率是不易测量的,因而通常采用插入损失或振级落差来评定各种实际系统的隔振效果。
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