基于附板的结构振动抑制与传递衰减特性研究
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第 一作 者 向建 华 男 ， 士 ， 师 ，９ ５年 ｌ 博 讲 １７ Ｏ月生
由式 （ ） ２ 和式 （ ） 到 Ｉ端 到 Ⅱ端 和 Ⅲ端 传 递 损 ３得
１ ４
振 动 与 冲 击
２１ ００年第 ２ ９卷
值 增加 ， 略有上 升 ， 明 了随 着板 的 高度 增 加 ， 曲 说 弯 波的反射作 用 越来 越 明显 ； １—３测 点 增 加 的 同 时 ， 在
— — — — — —
成 ９。 ， ０ ） 主要 包 括 油 底 壳 的散热 板 、 体 的隔板 、 机 齿
轮箱 的大 隔板 等 。研究 表
。
图 ２ Ｔ型 连 接 示 意 图
加 连 平 的 度提 图 连附结示图 所 接 璧 面刚 ｌ 接板构意 … 接传递 损 失 可 定 义 为 结 构 弯 曲波 通 过 Ｔ 型连接 前后 的声能 量 比 ， 通常用 符号 Ｒ（ Ｂ） ｄ 表示 ：
参考 。
２ ／ 以 ｏ（ ５ ） ｌ ＋ ０
（ ２ ）
（ ３ ）
Ｒ ＝０ （＋ ５＋ ） ｌ ｇ ２／ ｌ ２ ２ １ ０
式 中：
基 金项 目：国 防 “ ７ ” 大项 目 （０ ０２ ２ ０ １ ） ９３ 重 １３０ １ １７０
ｈ ２
收稿 日期 ：２ ０ ０ ２ 修改稿收到 日期 ：０９— ８—２ ０ ９— ７— ８ ２０ ０ ６
振 第２ ９卷第 １期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡＴＩ Ｂ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
基 于 附板 的结构 振 动抑 制与 传递 衰减 特 性研 究
向建华 ，廖 日东 ，蒲大宇
（ 北京理工大学 机械与车辆工程学院 ， 北京 １０ ８ ） ００ １
摘 要 ：针对在侧板上连接附板所形成的 Ｔ型连接结构， 开展了振动衰减特性的机理分析。在此基础上， 运用有
现结 构 的减 振 Ｉ ； 验也 表 明 ， ４实 通过 在 侧 板 上连 接 附
１ Ｔ型 结 构 振 动 衰 减 特 性 的 机 理分 析
图 ２所 示 为无 限大 交 接 的 Ｔ型 连 接 结 构 ， Ⅱ、 Ｉ、
Ⅲ三端无 限延 伸 ， 量从 Ｉ 入 射 ， 连 接处 会 产 生波 能 端 在
１ Ｏ～１ ２测点有 所降低 ， 则是 由于波 的衰减 引起 。
２ ５ 附板厚 度变 化影 响 ．
图 ９表示 了不 同附板 厚 度 对 结构 测点 振 动影 响规
嗣嗣嗣 ５７１ ０５０ ％％％ ５５５ ０００ ％％％
（） ５ ％ ａ ０ （） ７ ％ ｂ ５ （） １０ ｃ ０ ％
＝
上， 系统 地探 讨 了附板 结 构参 数 （ 、 、 处位 置 、 长 宽 所 夹
角和层 数等 ） 相对 结 构 振 动 抑制 和传 递 衰 减 的 变 化规
律， 并将 研究成 果应用 到 内燃 机 油底 壳 的 改进 设计 中 ，
从而 为 内 燃 机 薄 板 结 构 的 降 噪 改 进 设 计 提 供 理 论
必要 。
的反射 ， 同时 传 递 到其 余 Ⅱ和 Ⅲ两 端 。作 为 其 中接 受
端 之一 的 Ⅲ ， 由于 入 射 波 的反 射 以及 能 量 分 配 到 另 一 接受 端 Ⅱ， 量 而 会形 成 一 定 的 衰减 ； 能 此外 ， 板 连 接 附
处对 局 部刚度 的加 强 作 用 ， 会 对 结 构 振 动 起 到 抑 制 也
板， 也有 一定 的结 构振 动 抑 制 和 传 递 衰 减 效 果 。但 针对部分 结构 不 可 能 在侧 壁 上 开 设 切 口 ， 其 对 于 发 尤 动机等存 在密 封 要 求 的结 构 ， 多 只能 采 用 在 局 部 位 更 置增加 附板来 减 小 结 构振 动 幅值 ， 因此 深 入 进 行 基 于 附板 的 结 构 振 动 抑 制 与 传 递 衰 减 技 术 的 研 究 很 有
高模态 频率 ； Ｔ型连 接 对 振 动 的抑 制 和 波 的 传 递 衰 但
减在 以往 的研 究 中没 有 得 到 足够 的重 视 ， 究 得 也 不 研
够深人 和全 面。 本 文在 Ｔ型 连 接 结 构 振 动 衰 减 特 性 分 析 的 基 础
尺 － ｇ ㈢ ｇ ） （ ÷
能量 ， 称 为传递 系数 。 ７ ｌ
作 用 。故本节 从波 传递 和模态 角 度 分析 Ｔ型 连 接对 传 递 的衰 减和结 构 的振动 抑制作 用 。
侧板 上连接 附板 的结 构示 意 图 如 图 １所 示 ， 而 。在 内燃 机 结 构 设 计 中 。 Ｔ 型连接 结 构 运 用 较 多 （ 即 侧 图 中的侧 板 和 附板 夹 角 、
限元法系统地探讨 了附板各结构参数变化对结构振动的抑制 和传递衰减规律 ， 并将研究成果应用到 内燃机油底壳挡油板
的改进设计 中。结果表明 ， 附板厚度相 比其它结构参数能更显著地降低 局部 区域 的振 幅， 衰减振动的传 递 ； 双层附板与增
加 板 厚 有 相 同 的 振 动 抑制 和传 递 衰 减 变 化 趋 势 ， 其 效 果 要 好 于单 层 附 板 厚 度 增 加 。 但
关键词 ：Ｔ型结构 ； 振动抑制 ； 传递衰减 ； 油板 挡
中 图分 类 号 ：Ｔ ４３ Ｕ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
在振 动控 制 中 ， 采用 动 力 吸振 器 来 降 低 结 构 的 常 振 动幅值 ｊ 。针 对平 板 ， 究 者 提 出通 过 设 计 合 适 的 研 切 口位置 和形 式 ， 形 成类 似 动 力 吸 振 器 的 作 用 以实 能
（ １ ）
式 中 ： Ｅ 表示入射 能量 ， Ｅ 表示 传递 通过 Ｔ型连接后 的 由于 Ｔ型连 接 的各板 为无 限延伸 并成 ９ 。参考 文 ０， 献［］ ６ 的推 导 过 程 ， 以得 到 Ｉ端 到 Ｉ端 的 传 递 损 失 可 Ｉ Ｒ 。以及 Ｉ 到 Ｉ的传递损 失 Ｒ 分别 为 ： 端 Ｉ Ｉ
由式 （ ） ２ 和式 （ ） 到 Ｉ端 到 Ⅱ端 和 Ⅲ端 传 递 损 ３得
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振 动 与 冲 击
２１ ００年第 ２ ９卷
值 增加 ， 略有上 升 ， 明 了随 着板 的 高度 增 加 ， 曲 说 弯 波的反射作 用 越来 越 明显 ； １—３测 点 增 加 的 同 时 ， 在
— — — — — —
成 ９。 ， ０ ） 主要 包 括 油 底 壳 的散热 板 、 体 的隔板 、 机 齿
轮箱 的大 隔板 等 。研究 表
。
图 ２ Ｔ型 连 接 示 意 图
加 连 平 的 度提 图 连附结示图 所 接 璧 面刚 ｌ 接板构意 … 接传递 损 失 可 定 义 为 结 构 弯 曲波 通 过 Ｔ 型连接 前后 的声能 量 比 ， 通常用 符号 Ｒ（ Ｂ） ｄ 表示 ：
参考 。
２ ／ 以 ｏ（ ５ ） ｌ ＋ ０
（ ２ ）
（ ３ ）
Ｒ ＝０ （＋ ５＋ ） ｌ ｇ ２／ ｌ ２ ２ １ ０
式 中：
基 金项 目：国 防 “ ７ ” 大项 目 （０ ０２ ２ ０ １ ） ９３ 重 １３０ １ １７０
ｈ ２
收稿 日期 ：２ ０ ０ ２ 修改稿收到 日期 ：０９— ８—２ ０ ９— ７— ８ ２０ ０ ６
振 第２ ９卷第 １期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡＴＩ Ｂ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
基 于 附板 的结构 振 动抑 制与 传递 衰减 特 性研 究
向建华 ，廖 日东 ，蒲大宇
（ 北京理工大学 机械与车辆工程学院 ， 北京 １０ ８ ） ００ １
摘 要 ：针对在侧板上连接附板所形成的 Ｔ型连接结构， 开展了振动衰减特性的机理分析。在此基础上， 运用有
现结 构 的减 振 Ｉ ； 验也 表 明 ， ４实 通过 在 侧 板 上连 接 附
１ Ｔ型 结 构 振 动 衰 减 特 性 的 机 理分 析
图 ２所 示 为无 限大 交 接 的 Ｔ型 连 接 结 构 ， Ⅱ、 Ｉ、
Ⅲ三端无 限延 伸 ， 量从 Ｉ 入 射 ， 连 接处 会 产 生波 能 端 在
１ Ｏ～１ ２测点有 所降低 ， 则是 由于波 的衰减 引起 。
２ ５ 附板厚 度变 化影 响 ．
图 ９表示 了不 同附板 厚 度 对 结构 测点 振 动影 响规
嗣嗣嗣 ５７１ ０５０ ％％％ ５５５ ０００ ％％％
（） ５ ％ ａ ０ （） ７ ％ ｂ ５ （） １０ ｃ ０ ％
＝
上， 系统 地探 讨 了附板 结 构参 数 （ 、 、 处位 置 、 长 宽 所 夹
角和层 数等 ） 相对 结 构 振 动 抑制 和传 递 衰 减 的 变 化规
律， 并将 研究成 果应用 到 内燃 机 油底 壳 的 改进 设计 中 ，
从而 为 内 燃 机 薄 板 结 构 的 降 噪 改 进 设 计 提 供 理 论
必要 。
的反射 ， 同时 传 递 到其 余 Ⅱ和 Ⅲ两 端 。作 为 其 中接 受
端 之一 的 Ⅲ ， 由于 入 射 波 的反 射 以及 能 量 分 配 到 另 一 接受 端 Ⅱ， 量 而 会形 成 一 定 的 衰减 ； 能 此外 ， 板 连 接 附
处对 局 部刚度 的加 强 作 用 ， 会 对 结 构 振 动 起 到 抑 制 也
板， 也有 一定 的结 构振 动 抑 制 和 传 递 衰 减 效 果 。但 针对部分 结构 不 可 能 在侧 壁 上 开 设 切 口 ， 其 对 于 发 尤 动机等存 在密 封 要 求 的结 构 ， 多 只能 采 用 在 局 部 位 更 置增加 附板来 减 小 结 构振 动 幅值 ， 因此 深 入 进 行 基 于 附板 的 结 构 振 动 抑 制 与 传 递 衰 减 技 术 的 研 究 很 有
高模态 频率 ； Ｔ型连 接 对 振 动 的抑 制 和 波 的 传 递 衰 但
减在 以往 的研 究 中没 有 得 到 足够 的重 视 ， 究 得 也 不 研
够深人 和全 面。 本 文在 Ｔ型 连 接 结 构 振 动 衰 减 特 性 分 析 的 基 础
尺 － ｇ ㈢ ｇ ） （ ÷
能量 ， 称 为传递 系数 。 ７ ｌ
作 用 。故本节 从波 传递 和模态 角 度 分析 Ｔ型 连 接对 传 递 的衰 减和结 构 的振动 抑制作 用 。
侧板 上连接 附板 的结 构示 意 图 如 图 １所 示 ， 而 。在 内燃 机 结 构 设 计 中 。 Ｔ 型连接 结 构 运 用 较 多 （ 即 侧 图 中的侧 板 和 附板 夹 角 、
限元法系统地探讨 了附板各结构参数变化对结构振动的抑制 和传递衰减规律 ， 并将研究成果应用到 内燃机油底壳挡油板
的改进设计 中。结果表明 ， 附板厚度相 比其它结构参数能更显著地降低 局部 区域 的振 幅， 衰减振动的传 递 ； 双层附板与增
加 板 厚 有 相 同 的 振 动 抑制 和传 递 衰 减 变 化 趋 势 ， 其 效 果 要 好 于单 层 附 板 厚 度 增 加 。 但
关键词 ：Ｔ型结构 ； 振动抑制 ； 传递衰减 ； 油板 挡
中 图分 类 号 ：Ｔ ４３ Ｕ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
在振 动控 制 中 ， 采用 动 力 吸振 器 来 降 低 结 构 的 常 振 动幅值 ｊ 。针 对平 板 ， 究 者 提 出通 过 设 计 合 适 的 研 切 口位置 和形 式 ， 形 成类 似 动 力 吸 振 器 的 作 用 以实 能
（ １ ）
式 中 ： Ｅ 表示入射 能量 ， Ｅ 表示 传递 通过 Ｔ型连接后 的 由于 Ｔ型连 接 的各板 为无 限延伸 并成 ９ 。参考 文 ０， 献［］ ６ 的推 导 过 程 ， 以得 到 Ｉ端 到 Ｉ端 的 传 递 损 失 可 Ｉ Ｒ 。以及 Ｉ 到 Ｉ的传递损 失 Ｒ 分别 为 ： 端 Ｉ Ｉ