城市桥梁交通振动辐射低频噪声的机理和评估研究

低频噪声对人体健康有很大的危害，长期受低频噪声辐射的人容易产生失眠、头痛、耳鸣、胸闷、腹部压迫感等心理和生理症状，随着城市车流量增加等生活环境改变,低频噪声被称之为潜在杀手。本项目以建立桥梁低频噪声辐射机理和评估方法为目的，在实测基础上对城市桥梁中广泛采用的预应力混凝土扁平箱梁桥振动辐射低频噪声提出理论算法。通过考虑高频域桥面板振动和路面行车条件影响的声源振动响应计算,模拟车辆通过时结构振动辐射的噪声音响功率。根据空气波传播原理分析桥梁周围低频噪声声压分布规律和探讨降低噪声的设计方法。本项目研究特色是将结构动力学与噪声问题结合起来,建立桥梁振动环境影响评估方法。通过本研究预期在以下三方面有所创新：1）了解高架桥低频噪声辐射状况和机理；2)建立按板壳结构分析车桥耦合振动的实用算法；3）对车辆在不平整路面行驶提出考虑车轮半径影响的数值模拟方法，可为桥头跳车等技术难题提供一种计算理论。 2100433B

本书主要论述扬声器锥体的振动和声辐射问题。从理论上研究了在各种频率下，忽略和不忽略弯曲劲度时锥体的受迫振动状态;计算了辐射声压、声功率和指向性图形的频率特性等。

我国是扬声器生产大国，但远非生产强国。扬声器非线性失真是影响扬声器品质的重要因素。随着国内劳动力生产成本的提高，扬声器产业改型升级已迫在眉睫。因此，对扬声器进行一些基础性研究至为必要。 本项目主要研究扬声器薄壳的非线性振动机理和控制，具体内容包括分谐波失真、混沌、谐波失真和互调失真的产生机制和克服方法。 本项目的主要研究结果有：首先，建立了扬声器薄壳非线性模型，确定其非线性因素来源于几何非线性，即应变和位移间的非线性关系，并将扬声器薄壳离散为多自由度系统。其次，揭示了薄壳分谐波和非轴对称模态振动出现的机制，它们由直接激励的扬声器薄壳轴对称振动通过参数激励主共振激发。第三，揭示了扬声器薄壳分割振动时的混沌产生机制和产生条件，共振直接激发的轴对称模态和由轴对称模态经参数激励主共振激发的非轴对称模态间发生剧烈的能量交换，其振动幅度由倍周期分岔进入混沌运动。第四，确定了低音扬声器在其基本共振频率附近的分谐波产生机制，非线性因素来自扬声器的磁力耦合因子、悬挂系统和电感的非线性，主要由磁力耦合因子通过参数激励共振引发分谐波失真。第五，扬声器薄壳谐波失真由薄壳轴对称模态的主共振和超谐波共振产生。第六，扬声器薄壳非线性对互调失真影响不大，主要影响因素为扬声器电磁系统的非线性。第七，利用光栅投影高速三维测量时间平均方法研制了扬声器薄壳的模态测量技术。第八，对由薄壳非线性引起的非线性失真的有效抑制途径是采用高阻尼、高强度的扬声器薄壳材料和增加薄壳厚度。 本项目首次揭示了由我国学者发现的扬声器中频混沌现象的产生机制；系统研究了扬声器薄壳各种非线性失真机制和规律；并对连续体的非线性建模具有借鉴意义。

在钻探领域，硬岩钻进存在钻进效率低、钻头寿命短、钻井成本高等问题。超声波振动作用可使岩石内部快速产生损伤或裂纹，岩石强度大幅度下降，从而降低破碎难度，提高岩石破碎效率。通过采用数值模拟方法，对超声波振动破碎硬岩过程进行模拟分析，从理论上探索超声波振动下岩石裂纹的形成与扩展规律，运用试验研究手段，探究静压力、振动时间、振动力、振动频率等超声波振动参数对岩石破碎效果的影响，获取各参数的最优取值区间。经研究，成功研制了超声波振动钻进实验装置，通过理论分析、数值模拟与试验相结合的研究方法，以岩石的细观损伤力学为基础，结合疲劳破碎理论、共振碎岩理论，分析岩石在超声波振动下的受力过程、力与岩石裂纹形成的关系，建立了超声波振动过程及花岗岩裂纹变化特性的数学模型数学模型，发现岩石胁迫响应的振幅与施加载荷的幅值成比例并得出公式。运用有限元软件、离散元软件对超声波振动岩石内部裂纹的动态演化过程进行建模计算得出了演化机理，发现拉伸破坏是裂纹失效的主要机制，扩展多沿与载荷加方向平行方向，且沿与加载方向成60°方向。基于核磁共振检测、热红外成像、渗透探伤法和数字图片处理技术等检测技术开展超声波振动实验，获取了超声波振动碎岩的裂纹衍生规律，发现岩样内的孔隙随超声波振动次数的变化呈现出弹性形变、起裂扩展、贯通破坏三个阶段，探究了振动碎岩参数对碎岩效果影响，发现振幅、静压力、时间均存在阈值，选取高于阈值的振动参数及接近固有频率的振动频率，能够获得最优的超声波振动碎岩效果。通过研究获取了岩石在超声波振动下的强度下降的规律、岩石损伤规律、最优碎岩振动参数，补充了领域空白，为超声波振动技术在工程实践中解决硬岩钻进难题提供理论支撑和技术指导，具有较大的实际意义与应用价值。 2100433B