课程大纲

课程大纲

结构声学

课程编码:070200M02025H 英文名称:Structural Acoustics 课时:40 学分:2.00 课程属性:一级学科普及课 主讲教师:隋富生

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

大纲内容
第一章 声在结构中的传播--概述
(重点与难点:基本概念较多、声波与结构中波的耦合) 4学时
第1节 声波及结构声的基本概念
第2节 结构中的波与声波的耦合
第3节 阻抗与导纳
第4节 以质量-弹簧振子系统为例引入功率流定义
第二章 结构振动模态分析
(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) 4学时
第1节 以欧拉-伯努利梁为例讲授并推导弯曲波方程
第2节 结构的三种典型边界条件
第3节 结构模态的概念(固有频率、振型、模态阻尼),模态正交的概念
第4节 低频、高频模态的各自特点
第5节 不确定度在高频模态中的反映
第6节 模态分析的试验方法
第三章 无限大薄板的隔声计算
(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) 4学时
第1节 扩散声场
第2节 板的振动方程、板的阻抗
第3节 吻合频率、质量定律
第4节 多层板的隔声计算:传递矩阵法
第四章 简支矩形薄板的隔声计算
(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) 4学时
第1节 模态展开法求解简支矩形薄板的传声损失
第2节 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
第五章 结构阻尼及其影响
(重点与难点:结构阻尼的测量和影响规律) 4学时
第1节 结构阻尼的定义,结构阻尼的测量
第2节 结构阻尼对结构噪声传递的影响规律
第六章 点力激励下薄板的振动与声辐射特性
(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) 4学时
第1节 辐射声功率和辐射效率系数的定义
第2节 几种典型声源:单极子、偶极子、四极子
第3节 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
第4节 点力激励下与随机声场激励下薄板声辐射的差异
第5节 振动响应与声辐射之间的关系
第七章 振动噪声问题分析及方法
(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) 4学时
第1节 一般声振问题分析思路
第2节 确定性方法(有限元)的引入及在低频域的建模和分析
第3节 统计性方法(能量法)法在高频声振问题的应用
第4节 确定型方法与统计性方法的混合建模
第八章 封闭空间的声振耦合现象及声场预报
(重点与难点:声场能量在空间尺度上的分析方法) 4学时
第1节 多个振源及声源在封闭空间内形成声场的描述
第2节 直达声场与混响声场的叠加与边界反射、吸收
第3节 声场能量在空间分布的预报方法
第九章 复杂结构声振耦合问题解决方案--实例
(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) 5学时
第1节 复杂结构声振问题的建模
第2节 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
第3节 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
第十章 辅导答疑和期末考试 3学时
第1节 辅导答疑和期末考试

参考书
1、 Vibro-Acoustics Vol. I; II; III Anders Nilsson; Bilong Liu 2015 Springer

课程教师信息
隋富生,1991、2000年山东大学机械学院获得学士、硕士学位;2003年法国里昂中央理工大学声学专业获博士学位,之后在该校LTDS实验室从事博士后研究;2005-2007年法国里昂Inovation Centrale公司任高级研究员。2007年中科院声学所噪声振动实验室,历任副研究员、研究员至今。