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接触非线性对声黑洞梁减振效果的影响

力学学报 2019年第4期51卷 1189-1201页

作者：李海勤孔宪仁刘源哈尔滨工业大学卫星技术研究所

声黑洞(acoustic black hole, ABH)效应是基于弯曲波在变厚度薄壁结构中的传播性质发展起来的一种被动减振技术.本文针对传统的线性声黑洞在高频段具有显著减振效果,而在低频段减振性能欠佳的问题,利用接触非线性提出了将能量从低频段... 详细信息

声黑洞(acoustic black hole, ABH)效应是基于弯曲波在变厚度薄壁结构中的传播性质发展起来的一种被动减振技术.本文针对传统的线性声黑洞在高频段具有显著减振效果,而在低频段减振性能欠佳的问题,利用接触非线性提出了将能量从低频段传递到高频段的想法,旨在提升声黑洞的总体性能.考虑声黑洞梁和位于其下方的接触挡板的碰撞振动问题,首先,通过实验验证了引入接触碰撞后系统的非线性机制及能量传递效应.随后,基于欧拉-伯努利梁理论建立了声黑洞梁和挡板碰撞振动的数值模型,并分析了模型的收敛性.该模型遵循模态法的求解过程,并利用有限差分法处理变厚度梁的特征值问题.接触作用力借鉴于Hertzian接触定律来刻画,阻尼层的影响则通过Ross-Kerwin-Ungard模型求解.基于数值模型,着重分析了含接触非线性时,声黑洞梁的能量传递与衰减特性及其对声黑洞减振性能的提升,并考察了接触刚度、接触点位置和初始间隙等接触参数的影响.结果表明引入接触非线性后,振动能量可以从声黑洞性能欠佳的低频段传递到声黑洞效果显著的高频区域,梁的能量衰减速度显著加快,声黑洞的整体减振性能得到了有效地提高.

关键词：声黑洞阻尼振动抑制能量传递接触非线性

Lamb波在抛物线型声黑洞薄板结构中的传播特性

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应用物理 2020年第11期10卷 451-458页

作者：贾静侯倩伟常州工学院电气信息工程学院江苏常州河海大学物联网工程学院江苏常州

本文利用激光激发的超声Lamb波,对抛物线型声黑洞结构薄板上Lamb波的传播特性及轨迹进行了研究。基于在金属材料中激发超声的热弹机制,建立了激光在抛物线型声黑洞结构薄板上激发Lamb波的三维有限元模型。声波以激发区域为中心向外扩散... 详细信息

本文利用激光激发的超声Lamb波,对抛物线型声黑洞结构薄板上Lamb波的传播特性及轨迹进行了研究。基于在金属材料中激发超声的热弹机制,建立了激光在抛物线型声黑洞结构薄板上激发Lamb波的三维有限元模型。声波以激发区域为中心向外扩散传播,且大部分的声波能量形成平行于激光线源的波振面,并沿垂直于激光线源方向向外传播。当声波开始进入声黑洞的结构中时,向着厚度减小的方向传播,同时波束宽度会变小,振幅逐渐变大。最后,研究声黑洞底部中心点的位移变化,结果表明峰值位移随着时间稳步上升,具有比较明显的声波聚焦现象。本论文研究成果可用于声黑洞薄板结构的检测与评估。

关键词：声黑洞振幅聚焦兰姆波

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旋转声黑洞圆盘建模与分析

旋转声黑洞圆盘建模与分析

第十四届全国振动理论及应用学术会议(NVTA2021)

作者：朱润泽 Navya Bojja 秦朝烨褚福磊清华大学机械工程系

利用声黑洞(ABH)进行薄壁结构的振动抑制在近年来受到了非常广泛的关注。但目前关于ABH的文献均针对静止结构,尚无有关ABH在旋转结构上应用的研究。为弥补这一空白,本文提出了一种针对旋转ABH圆盘的建模方法。首先,利用Kirchhoff薄板理... 详细信息

利用声黑洞(ABH)进行薄壁结构的振动抑制在近年来受到了非常广泛的关注。但目前关于ABH的文献均针对静止结构,尚无有关ABH在旋转结构上应用的研究。为弥补这一空白,本文提出了一种针对旋转ABH圆盘的建模方法。首先,利用Kirchhoff薄板理论和Raleigh-Ritz法得到了系统的动力学方程,通过与有限元仿真结果的对比,验证了所提模型的准确性。随后,针对非旋转和旋转情况,利用所提模型进行了自由振动和强迫振动分析。结果表明,在非旋转条件下,ABH结构具有较好的减振效果;在旋转条件下,ABH仍能在一定程度上实现对圆盘的振动抑制,但转速和激励形式会影响其抑振效果。

关键词：声黑洞旋转盘 Raleigh-Ritz法振动抑制

来源： cnki会议评论

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碰撞声黑洞效应在航天器结构减振中的应用

碰撞声黑洞效应在航天器结构减振中的应用

基于声黑洞设计理论的径向夹心式径-弯复合换能器

第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：李海勤丁千李韶华

声黑洞(acoustic black hole, ABH)效应是基于弯曲波在变厚度薄壁结构中的传播性质发展起来的一种被动减振技术。本研究针对传统声黑洞结构的减振效果只在高频段有效,而在低频段减振性能欠佳的问题,提出了碰撞声黑洞(vibro-impact acous... 详细信息

声黑洞(acoustic black hole, ABH)效应是基于弯曲波在变厚度薄壁结构中的传播性质发展起来的一种被动减振技术。本研究针对传统声黑洞结构的减振效果只在高频段有效,而在低频段减振性能欠佳的问题,提出了碰撞声黑洞(vibro-impact acoustic black hole)的想法,旨在利用接触碰撞将能量从低频段传递到高频段的想法,进而提升声黑洞的总体性能。首先通过理论分析实验验证相结合,建立了碰撞声黑洞基本理论和设计方法。结果表明引入接触非线性后,振动能量可以从声黑洞性能欠佳的低频段传递到声黑洞效果显著的高频区域,大幅提升声黑洞的整体减振性能。随后结合航天工程中挠性结构的减振需求,基于该碰撞声黑洞的概念提出了一种新型的冲击减振装置,并应用到卫星帆板的低频减振中,实现了对卫星帆板冲击响应的有效控制。

关键词：振动控制声黑洞非线性接触碰撞能量传递

来源： cnki会议评论

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物理学报 2024年第8期73卷 159-168页

作者：刘洋陈诚林书玉陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室西安710119

基于弯曲波在声黑洞(acoustic black hole,ABH)结构中振幅不断增大的特性,提出了一种新型径向夹心式径-弯复合换能器,该换能器由径向夹心式圆环换能器与外围的环形ABH结构组成.ABH结构的存在实现了换能器径向振动与弯曲振动之间的转换,... 详细信息

基于弯曲波在声黑洞(acoustic black hole,ABH)结构中振幅不断增大的特性,提出了一种新型径向夹心式径-弯复合换能器,该换能器由径向夹心式圆环换能器与外围的环形ABH结构组成.ABH结构的存在实现了换能器径向振动与弯曲振动之间的转换,提高了换能器的声辐射性能.利用几何声学的方法建立了ABH结构弯曲振动的解析模型,给出了其弯曲振动的本征频率,并结合有限元方法讨论了换能器机电转换性能随尺寸变化的关系.通过有限元方法给出了该换能器在空气中的辐射声压场、辐射声强以及辐射指向性,仿真结果表明,ABH结构的存在能够改善换能器弯曲振动的机电转换性能,提高换能器的声辐射性能,使换能器呈现出一定的辐射指向性.最后通过实验对换能器样机的电阻抗特性以及振动模态进行测量,实验结果与仿真相符合.

关键词：声黑洞换能器径向振动弯曲振动

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黑洞霍金辐射的研究

黑洞霍金辐射的研究

作者：唐久超中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

黑洞是广义相对论预言的天体,霍金辐射是黑洞研究最重要的发现之一。由量子效应推出黑洞的霍金辐射是具有黑体辐射谱的热辐射,是最具特征的量子效应,它的发现引起了人们对很多基础物理学问题的争论。因此,霍金辐射能在不同类型的黑洞中... 详细信息

黑洞是广义相对论预言的天体,霍金辐射是黑洞研究最重要的发现之一。由量子效应推出黑洞的霍金辐射是具有黑体辐射谱的热辐射,是最具特征的量子效应,它的发现引起了人们对很多基础物理学问题的争论。因此,霍金辐射能在不同类型的黑洞中得到更多的理论论证和实验检测具有重要意义。声学黑洞是通过模拟引力得到的流体声波模型,通过实验研究声黑洞中声波的传播和声子的热辐射来间接验证霍金辐射。目前,实验室条件下的声学黑洞已经得到实现,对声黑洞的霍金辐射进行理论研究将促进对引力黑洞本质的认识、能为更多类比模型的搭建提供依据,并为具体的实验探测提供理论指导。本文运用Damour-Ruffini方法和Parikh-Wilczek的量子隧穿法计算了不同种类的引力黑洞的霍金辐射。在此基础上类比出引力黑洞的声学模型,分析和计算了声学黑洞的流体模型、声子的霍金辐射,并对声子的隧穿效应进行了初步研究。主要的研究工作包括:(1)通过Damour、Ruffin等人采用的对径向坐标作解释延拓的方法求解暗能量黑洞的霍金辐射。(2)通过Parikh-Wilczek的量子隧穿法计算“Quintessence黑洞”的霍金辐射温度,与利用Damour-Ruffini方法求解得到结果相一致。(3)结合几何学、流体力学、理论声学,推导具体声度规形式。(4)通过Damour-Ruffini方法,计算球对称稳态声黑洞中声子的辐射谱并计算出声子的霍金辐射温度,结果与Unruh通过微扰线性方法分析的结果相一致。(5)通过半经典方法讨论了球对称稳态声黑洞中声子的隧穿效应,初步计算了声子在声视界表面的隧穿概率。

关键词：广义相对论霍金辐射声黑洞隧穿效应

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声学黑洞简介

大学物理 2013年第1期32卷 30-32,41页

作者：方恒忠周开虎宋玉明中国石油大学(华东)理学院山东青岛266580

介绍了一种引力黑洞的类比模型———声黑洞.从几何声学和物理声学两方面对其类比原理进行了分析,介绍了声黑洞的定义及其结构参数.回顾了在声黑洞的研究历程中所取得的重要进展,分析指出声黑洞的研究目前存在的理论和实验上的困难,并... 详细信息

介绍了一种引力黑洞的类比模型———声黑洞.从几何声学和物理声学两方面对其类比原理进行了分析,介绍了声黑洞的定义及其结构参数.回顾了在声黑洞的研究历程中所取得的重要进展,分析指出声黑洞的研究目前存在的理论和实验上的困难,并对未来的研究进行了展望.

关键词：声黑洞模拟引力霍金辐射