振声学  021M2042H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:隋富生
授课时间: 星期四, 第5、6、7节
授课地点: 教1-125
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 021M2042H 课时: 40 学分: 2.0
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:隋富生
英文名称: Vibro Acoustics

教学目的、要求

掌握常见结构(柱、梁、膜、板及固体)中的波的概念及特性。掌握结构中的波传递、反射及声辐射,以及结构中的波与声场的相互作用的一般性规律,掌握典型结构声振耦合的数学分析的基本方法。初步掌握大型复杂结构在不同频段声振问题的数值计算和预报技术。


预修课程

理论声学,数学物理方法

教 材

教材: 自编教材
教材参考书:
1.	Frank Fahy and Paolo Gardonio, Sound and Structural Vibration, Academic Press 2007.
2.	L. Cremer,M. Heckl,B.A.T. Petersson,Structure Borne Sound,Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005
3.	Anders Nilsson and Bilong Liu, Vibro-Acoustics, Vol. I, II, III

主要内容

第一讲 声在结构中的传播 -- 概述(4学时)
主要内容: 
1.	声波及结构声的基本概念
2.	结构中的波与声波的耦合。
3.	阻抗与导纳
4.	以质量-弹簧振子系统为例引入功率流定义
教学重点与难点:基本概念较多、声波与结构中波的耦合。
第二讲 结构振动模态分析(4学时)
主要内容:
1.	以欧拉-伯努利梁为例讲授并推导弯曲波方程。
2.	结构的三种典型边界条件。
3.	结构模态的概念(固有频率、振型、模态阻尼),模态正交的概念。
4.	低频、高频模态的各自特点。
5.	不确定度在高频模态中的反映。
6.	模态分析的试验方法。
教学重点与难点:模态概念的建立,模态分析在结构振动问题的实际应用,模态分析的试验方法
第三讲 无限大薄板的隔声计算(4学时)
主要内容:
1.	扩散声场。
2.	板的振动方程、板的阻抗。
3.	吻合频率、质量定律。
4.	多层板的隔声计算:传递矩阵法
作业:利用matlab计算无限大平板(2mm厚铝板)的隔声量,比较垂直入射、扩散声场(比较0到78度和0到90度积分)的隔声曲线。在此基础上,计算无限大弯曲板(2mm厚铝板,弯曲半径2m)的隔声量,并与平板比较。
教学重点与难点:扩散声场激励下无限大阪的传声损失的计算推导
第四讲 简支矩形薄板的隔声计算 (4学时)
主要内容:
1.	模态展开法求解简支矩形薄板的传声损失。
2.	声振耦合分析的典型方法、模态声辐射系数求解及matlab求解程序示例等。
作业:利用MatLab计算有限大板的隔声量,并与无限大板比较。
教学重点与难点:扩散声场激励下有限大板的传声损失的计算推导过程
第五讲 结构阻尼及其影响 (4学时)
主要内容:
1.	结构阻尼的定义,结构阻尼的测量。
2.	结构阻尼对结构噪声传递的影响规律。
教学重点与难点:结构阻尼的测量和影响规律
第六讲 点力激励下薄板的振动与声辐射特性(4学时)
主要内容:
1.	辐射声功率和辐射效率系数的定义
2.	几种典型声源:单极子、偶极子、四极子
3.	模态展开法求解简支矩形薄板在点力作用下的振动响应和声辐射
4.	点力激励下与随机声场激励下薄板声辐射的差异。
5.	振动响应与声辐射之间的关系
教学重点与难点:简支矩形薄板在点力作用下的振动响应和声辐射的求解推导过程
作业:
第七讲 振动噪声问题分析及方法(4学时)
主要内容:
1.	一般声振问题分析思路
2.	确定性方法(有限元)的引入及在低频域的建模和分析
3.	统计性方法(能量法)法在高频声振问题的应用
4.	确定型方法与统计性方法的混合建模
教学重点与难点:混合建模需要较多时间展开讲授, 接受起来有些难度
第八讲 封闭空间的声振耦合现象及声场预报(4学时)
主要内容:
1.	多个振源及声源在封闭空间内形成声场的描述
2.	直达声场与混响声场的叠加与边界反射、吸收
3.	声场能量在空间分布的预报方法
教学重点与难点:声场能量在空间尺度上的分析方法
第九讲 复杂结构声振耦合问题解决方案 -- 实例(5学时)
主要内容:
1.	复杂结构声振问题的建模。
2.	以商业软件VA-One和LMS-VirtueLab为例,讲解FEM和SEA以及在声振耦合分析中的应用。
3.	以工业典型应用为例,演示建模、定义材料参数、加载、网格及结果分析等过程。
教学重点与难点:重点应用实例:高铁车厢声振耦合问题,声振耦合传递路径分析,预报技术
第十讲 辅导答疑(3学时)

教学手段与方法: PPT授课、辅导、作业
考核方式:开卷笔试

参考文献

参考文献对应于每一讲的内容,在授课结束后给出。