[发明专利]一种考虑频变特性的约束阻尼结构的声-振响应计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑频变特性的约束阻尼结构的声‑振响应计算方法，包括以下步骤：S1：获取未敷设约束阻尼层的结构初始自振频率和自振振型；S2：建立约束阻尼结构的有限元模型，进行迭代模态分析；S3：将分析频段内约束阻尼结构的自振振型作为空间基底，基于模态叠加法计算约束阻尼结构的振动响应；S4：将约束阻尼结构的振动响应作为声学边界条件，计算约束阻尼结构的声学响应。本发明可为各领域内约束阻尼结构的动力响应分析及约束阻尼结构的参数优化设计提供技术支持。

技术领域

本发明属于轨道交通桥梁减振降噪技术领域，具体涉及一种考虑频变特性的约束阻尼结构的声-振响应计算方法。

背景技术

约束阻尼层以其优异的宽频谱抑振特性被广泛应用于航空航天、船舶潜艇以及轨道交通等领域。然而，大多数关于约束阻尼结构的研究，均将阻尼层材料视为材料参数不随加载频率变化的常量。实际上，阻尼芯层的材料具有粘弹性，其损耗因子η_v和剪切模量G_d与外加荷载的频率有关，而阻尼层材料的剪切模量和损耗因子又将影响约束阻尼结构的振动响应。因此，在分析约束阻尼结构的声-振响应时，如何考虑阻尼层粘弹性材料的参数频变特性，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种考虑频变特性的约束阻尼结构的声-振响应计算方法。

本发明的技术方案是：一种考虑频变特性的约束阻尼结构的声-振响应计算方法包括以下步骤：

S1：获取未敷设约束阻尼层的结构初始自振频率和自振振型；

S2：建立约束阻尼结构的有限元模型，将结构初始自振频率对应的材料参数作为迭代初始条件，进行迭代模态分析，迭代模态分析完成后，进入步骤S3；

S3：将进行迭代模态分析后得到的分析频段内约束阻尼结构的自振振型作为空间基底，基于模态叠加法计算约束阻尼结构的振动响应；

S4：将约束阻尼结构的振动响应作为声学边界条件，计算约束阻尼结构的声学响应。

进一步地，步骤S1中，获取未敷设约束阻尼层的结构初始自振频率和自振振型的具体方法为：建立未敷设约束阻尼层的结构有限元模型，并对结构有限元模型进行模态分析，得到初始自振频率ω_m,0和自振振型{φ_m,0}，其中，m为振型的阶数。

进一步地，步骤S2中，建立约束阻尼结构的有限元模型，并将未敷设约束阻尼层的结构初始自振频率ω_m,0对应的阻尼层剪切模量G_d(ω_m,0)和材料损耗因子η_v(ω_m,0)作为迭代初始条件，进行迭代模态分析，直至相邻两次模态分析得到的粘弹性阻尼材料剪切模量的相对误差|G_d(ω_m,n+1)-G_d(ω_m,n)|/G_d(ω_m,n)或损耗因子的相对误差|η_v(ω_m,n+1)-η_v(ω_m,n)|/η_v(ω_m,n)小于设定值，进入下一阶迭代模态分析，直至得到分析频段内约束阻尼结构的所有阶自振振型，进入步骤S3。

进一步地，步骤S2中，进行迭代模态分析得到的特征值方程为：

其中，[K_e]为弹性层的刚度矩阵，[K_vR(ω_m,n)]为阻尼层刚度矩阵的实部，[K_vI(ω_m,n)]为阻尼层刚度矩阵的虚部，为约束阻尼结构的自振振型，m为振型的阶数，n为迭代次数，ω_m,n为第n次迭代后，约束阻尼结构的第m阶自振频率计算值；