Page 104 - 《应用声学》2020年第5期

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构型 5 的弯曲刚度参数一致；构型 3 在 0 方向弯曲 [3] Tang J M. Current status and trend of functional compos-
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刚度参数较小。在复材结构设计中，当以 0 为主方 ites in aerospace applications[J]. Spacecraft Environment
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Engineering, 2012, 29(2): 123–128.
向设计时，且考虑壁板表层结构损伤容限设计，在相
[4] Hwang S F, Hsu Y C, Chen Y A. Genetic algorithm
同尺寸和边界条件下，构型 1 屈曲稳定性承载能力 for the optimization of fiber angles in composite lami-
较强，铺层方式较好。 nates[J]. Journal of Mechanical Science and Technology,
2014, 28(8): 3163–3169.
利用 SEA 法，进一步对这 5 种不同构型的复材
[5] Chen Y T, Xiang S, Zhao W P. Fiber orientation an-
结构进行隔声性能分析，得出结论：不同铺设角度 gle optimization for minimum stress of laminated com-
顺序对复材整体结构的吻合效应频率有影响；构型 posite plates[J]. Applied Mechanics and Materials, 2014,
2 的吻合效应频率比其他构型小，因此构型 2 的隔 709: 135–138.
[6] Barbero E J. Introduction to composite materials de-
声性能在吻合效应区域相对于其他构型较差；构型
sign[M]. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2010.
1 与构型 4 隔声效果最好，但构型 4 中表层非 ±45 ； [7] 王帅培, 高行山, 甘建, 等. 飞机复合材料气密舱门布局和铺
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而其余构型的隔声性能与原构型相比差别不大。因 层的两级优化设计 [J]. 应用力学学报, 2014, 31(3): 457–462,
497.
此，在进行复材结构零件设计时，应考虑铺层顺序对
Wang Shuaipei, Gao Hangshan, Gan Jian, et al. Two-
零件隔声特性的影响，综合刚度设计需求，构型 1的 level optimization on layout and ply for composite airtight
铺层方式为最优。 port of airplane[J]. Chinese Journal of Applied Mechanics,
2014, 31(3): 457–462, 497.
最后，由于复材壁板的隔声性能在整个频段都
[8] 孟光, 瞿叶高. 复合材料结构振动与声学 [M]. 北京: 国防工业
不高，在机身结构设计时，需对复材壁板进行声学处 出版社, 2017: 18–19.
理，铺设合适厚度和密度的隔音棉。通过分析铺设 [9] Roussos L A, Powell C A, Grosveld F W, et al.
在复材壁板上的隔音棉厚度和密度两个参数，得出 Noise transmission characteristics of advanced composite
structural materials[J]. Journal of Aircraft, 1984, 21(7):
结论：隔音棉密度对插入损失影响较小，因此从重量 528–535.
成本考虑可以选取较轻的隔音棉进行铺设；而隔音 [10] 胡莹, 李晨曦, 林森. 复合材料机身结构声学特性及影响参数
棉厚度对插入损失影响较大，因此为保证隔声效果， 分析 [J]. 应用声学, 2019, 38(3): 333–344.
Hu Ying, Li Chenxi, Lin Sen. Acoustic characteristics
考虑重量成本，可以选择合适的隔音棉的厚度，以达
and effective factor analysis of the composite fuselage[J].
到最佳的效果。经过对630 Hz (环频率)和2000 Hz Journal of Applied Acoustics, 2019, 38(3): 333–344.
(吻合效应频率) 这两个频率的优化分析，本文选取 [11] 克里斯托斯 · 卡萨波格罗. 飞机复合材料结构设计与分析 [M].
颜万亿, 译. 上海: 上海交通大学出版社, 2011: 29–47.
的隔音棉密度 9.6 kg/m 和厚度 127 mm 已经使壁
3
[12] 孙进才, 王冲. 机械噪声控制原理 [M]. 西安: 西北工业大学出
板、隔音棉及内饰板的组合结构隔声量达到了收敛 版社, 1993: 86–140.
状态，是最优化的组合设计。 [13] Lee S K, Kim M W, Park C J, et al. Effect of fiber ori-
entation on acoustic and vibration response of a carbon
fiber/epoxy composite plate: natural vibration mode and
参 考 文 献 sound radiation[J]. International Journal of Mechanical
Sciences, 2016, 117: 162–173.
[1] 杜善义. 先进复合材料与航空航天 [J]. 复合材料学报, 2007, [14] 姚德源, 王其政. 统计能量分析原理及其应用 [M]. 北京: 北京
24(1): 1–12. 理工大学出版社, 1995: 141–160.
Du Shanyi. Advanced composite materials and aerospace [15] Pope L D, Rennison D C, Willis C M, et al. Develop-
engineering[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2007, ment and validation of preliminary analytical models for
24(1): 1–12. aircraft interior noise prediction[J]. Journal of Sound and
[2] 唐见茂. 航空航天复合材料发展现状及前景 [J]. 航天器环境 Vibration, 1982, 82(4): 541–575.
工程, 2013, 30(4): 352–359. [16] Bremner P G. Vibro-acoustics of ribbed structures: a
Tang Jianmao. Current status and trends of advanced compact modal formulation for SEA models[C]. Proceed-
composites in aerospace[J]. Spacecraft Environment En- ings of the 1994 National Conference on Noise Control
gineering, 2013, 30(4): 352–359. Engineering, 1994.