以封闭声腔为模型,在考虑流固耦合作用的基础上,结合流体格林函数和Helmholtz方程及其边界条件,导出了各阶声压模态对应的声压振幅响应公式;结合结构格林函数和板的振动方程及其边界条件,导出了各阶板模态对应的速度振幅响应公式.这两个公式物理意义明确,易于转化为矩阵形式直接进行数值仿真,可应用于任意几何形状的封闭声腔,为进一步研究封闭声腔的结构-声耦合问题提供了必要的理论基础.数值仿真部分首先对声压振幅和速度振幅的积分形式作了矩阵化.然后以长方体封闭声腔为模型,结合有限元法计算声压模态和弹性板的振动模态,合成耦合系数,并最终合成弹性板与声腔耦合作用下的的声压响应和弹性板的速度响应;将数值仿真结果与解析结果以及前人的试验结果进行比较,验证了本文在理论分析和数值仿真方面的正确性.最后将该方法应用于...

声音定位在工程应用中具有重要的价值,常见的声定位一般是通过若干个麦克风组成的传声器阵列来实现的,各传声器单元对声激励信号产生响应而生成多个时间序列,并将其送至实现定位算法的运算单元中从而计算得到声源的位置,各传声器单元之间均独立而不相互耦合,且各传声器单元通常需保持较大的间距。这类型的声定位系统往往尺寸较大,结构较为复杂且集成度较低。本文在探索研究奥米亚棕蝇（Ormia ochracea）听觉系统定位机制的基础上,提出了一种新型的声定位装置及相应的定位理论。该仿生声定位装置的声感应部分由三个弹性振膜,以及连接三个振膜的耦合杆等力学元件组成。对该结构的动态特性分析表明：声激励的入射方向同三个振膜的响应之间存在特定的关系,通过分析两者之间的对应关系,提出了一种定位理论,该定位理论表明可通过检测...

以非规则封闭声腔为研究对象，从薄板振动方程和声学的经典波动方程出发，运用格林积分理论推导出了结构-声耦合系统在外力激励下的声压响应以及声腔边界振动响应的表达式。随后在规则声腔模型的数值仿真和理论分析中验证了这一理论的正确性，并将该理论应用于非规则封闭声腔的数值仿真，仿真结果能较好地反映出结构-声的耦合作用。

分析和研究了电流变液(ERF)在环型极板间流动的力学特性,建立了ERF的阻尼力与控制电场之间关系的理论模型.在理论上将压降ΔP分成流体粘性阻尼引起的和由控制电场引起的两部分;首次提出了屈服应力影响系数k及其表达式,并提出了环型极板阻尼器压降的理论模型,该理论模型为ERF可控阻尼器的力学计算及结构设计提供了理论基础;同时它也适用于磁流变液(MRF)可控阻尼器的理论计算及结构设计,对ERF/MRF作动器的实际应用具有重要指导意义.

针对船舶轴系的纵向振动情况,建立＂螺旋桨—轴系＂纵向振动的动力学模型,并推导出其前3阶模态振型。同时,建立轴系的有限元模型,并将计算结果与解析解进行对比。提出用动力消振的方法对船舶轴系的纵向振动进行抑制。通过对实际转速下轴系纵向振动情况的仿真模拟,发现在船舶正常工作范围内,轴系的实际振动状况与其1阶模态十分接近,于是利用轴系纵向振动的响应在其第1阶模态处进行截断,列出轴系加装动力吸振器之后的动力学微分方程,并推导出加装动力吸振器后系统的响应表达式。针对系统的响应公式,设想利用磁流变弹性体材料制作宽频动力吸振器,并进行简单的概念设计。提出的设计方案为船舶推进轴系振动抑制提供一种新的思路。

提出利用压电叠堆作砧骨激励式人工中耳的振子,并利用中耳-压电叠堆耦合力学模型对该压电叠堆振子进行辅助设计。该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者的左耳,利用CT扫描和逆向成型技术建成。其可靠性通过与实验对比加以验证。最终设计的压电振子只需要10.5 V的有效驱动电压,便可以对镫骨激起相当于鼓膜处90dB声压激励的振幅。该振子在频率为1 kHz的单伏电压驱动工况下,能耗仅为0.03 mW,满足人工中耳低电压、低能耗的要求。

利用中耳与压电振子的耦合力学模型，研究设计人工中耳压电振子。该力学模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者的左耳，利用CT扫描和逆向成型技术建成模。模型的可靠性通过镫骨底板的位移计算结果与国外文献实验测得数据进行对比加以验证。最终设计的压电振子采取悬浮结构，由绑定装置、压电叠堆及质量块所组成，仅需简单的手术便可直接将其植入在砧骨长突上，且只需要10．5Vrms的驱动电压便可以对镫骨激起相当于鼓膜处100dB声压激励的振幅。

法兰式液压联轴器作为船舶动力传递的关键部件,在造船工业中得到越来越广泛的应用,但目前对其抗冲击特性的研究较少。基于非线性接触理论,建立某法兰式液压联轴器接触分析模型,获得最大扭矩工况下联轴器各部件的应力分布。在此基础上,基于现代冲击理论,分别采用频域法和时域法对其进行抗冲击特性分析。计算得到该液压联轴器在冲击载荷作用下的应力分布,为船舶设备的抗冲击评估和设计提供依据。研究结果表明,该液压联轴器符合抗冲击性能要求。

为了研究管道系统严重段塞流的瞬态特性,以下倾管-立管系统为建模对象,建立了气液两相严重段塞流的一维数值模型。该模型基于分层流理论和分相流理论,分别对严重段塞流的四个阶段(液塞形成、液塞流出、液气喷发和液体回流)进行理论建模。模型的仿真结果与文献中的实验数据相对误差在10%以内,验证了该理论模型的有效性。在此基础上,对严重段塞流现象进行了数值仿真,并分析了气液折算速度对严重段塞流瞬态特性的影响。结果表明下倾管-立管系统严重段塞流现象具有明显的周期特性,并且周期随着气相折算速度的增大而减小;立管底部压力波动幅值随着气相折算速度的增大而增大。研究结果可为管路系统的设计和振动预防提供参考。

为探究耳蜗基底膜的动态特性，利用激光多普勒测振仪(Laser Doppler Vibrometer,LDV)测试了豚鼠耳蜗基底膜在纯音激励下的动态响应。实验时，选取了14只新鲜的豚鼠耳蜗离体标本，分别测试了70 dB、80 dB、90 dB三种声激励下耳蜗基底膜的速度响应和位移响应，并改变输入声音信号的频率，研究了基底膜的振动特性。实验结果表明：纯音激励下基底膜的振动是正弦振动；在大小相同、频率不同的纯音激励下，基底膜同一位置处振动速度和振动位移大小不同，基底膜具有频率选择特性，在最佳频率处振动响应最大；基底膜在不同大小声压激励下相位响应趋势接近，超过最佳频率后相位滞后迅速增加；基底膜的运动具有行波特征。实验方法和测试结果可为人耳耳蜗听觉机制的研究提供指导。