潛艇的傳動(dòng)設(shè)備在運(yùn)行中形成振動(dòng),并借助潛艇的本體對(duì)水流場(chǎng)不斷輻射,噪聲擴(kuò)散,因此研究人員往往通過(guò)控制潛艇振動(dòng)問(wèn)題從而減小整體的噪聲。當(dāng)下,在潛艇噪聲的防控中,通常將艇體近似成圓柱殼。重點(diǎn)分析了具有約束阻尼層的厚殼體,同時(shí)闡述了此類阻尼層對(duì)控制潛艇輻射聲場(chǎng)的效果。首先基于模態(tài)應(yīng)變能法對(duì)"三明治"厚圓柱殼結(jié)構(gòu)中約束阻尼層材料的損耗因子、剛度以及阻尼層的厚度進(jìn)行了參數(shù)分析,分析阻尼層參數(shù)對(duì)整體結(jié)構(gòu)模態(tài)阻尼比的影響規(guī)律。以振級(jí)落差目標(biāo)函數(shù),對(duì)含有約束阻尼層的足夠長(zhǎng)度圓柱殼體展開(kāi)了減振效果的設(shè)計(jì),確定了相關(guān)圓柱殼結(jié)構(gòu)的阻尼層參數(shù)優(yōu)化值。最后,建立了實(shí)際潛艇的模型,分析了采用全金屬殼結(jié)構(gòu)和"三明治"約束阻尼殼體結(jié)構(gòu)情況下的潛艇周邊聲場(chǎng)。分析結(jié)果表明,優(yōu)化后的"三明治"約束阻尼殼體結(jié)構(gòu)能夠使得潛艇在水中的聲壓在0～500 Hz范圍中減小15 dB,在500～2 000 Hz范圍內(nèi)大概減小10 dB。 

【文章來(lái)源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(22)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

約束阻尼層示意圖

為了確定約束阻尼層參數(shù)對(duì)振動(dòng)性能 的作用,此次論文中選定足夠長(zhǎng)度的“三明治”殼體作為分析目標(biāo),其1/4模型見(jiàn)圖2。利有限元工具ANSYS,按照一定的方式運(yùn)算得到所需求的阻尼比參數(shù),因?yàn)槟Ｐ蛯?duì)應(yīng)為平面應(yīng)變形式,因此運(yùn)算過(guò)程中使用八節(jié)點(diǎn)PLANE183設(shè)定尺寸合理的網(wǎng)格。該小節(jié)中基體、約束層內(nèi)部構(gòu)成都使用的是結(jié)構(gòu)鋼,明確其關(guān)聯(lián)參數(shù)為:模量E1=210 GPa,泊松比υ1=0.3,密度ρ1=7 800 kg·m-3;初始設(shè)定值:E2=2.37(1+i0.5),泊松比υ2=0.42,密度ρ2=999 kg·m-3;其他相關(guān)指標(biāo)的設(shè)定值:h2=100 mm。

復(fù)合殼體的截面狀態(tài)參考圖2內(nèi)容,從內(nèi)到外不同層的厚度各自對(duì)應(yīng)H1=50 mm、H2=100 mm、H3=50 mm,此時(shí)相匹配的半徑數(shù)值是R1=100 mm、R2=150 mm、R3=250 mm、R4=300 mm。將模型幾何規(guī)格的保持固定,設(shè)定損耗因子分別為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5,按照一定次序模型在多個(gè)指標(biāo)數(shù)值下完成模態(tài)研究,同時(shí)獲取相應(yīng)的阻尼比參數(shù),這里以前十階的阻尼參數(shù)為案例,所得結(jié)果參考圖3。結(jié)合圖3的內(nèi)容能夠觀察到,此時(shí)的前十階阻尼比浮動(dòng)規(guī)律大體一致,前5階的指標(biāo)數(shù)值整體不大,而5～7階出現(xiàn)了一個(gè)明顯的躍升表現(xiàn),躍升的最大值就是損耗因子的對(duì)應(yīng)數(shù)值。所以,就相關(guān)的殼體材料而言,在低頻模式下阻尼層具備的作用將會(huì)變小,在高頻狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)不錯(cuò)的減振效果。此外能夠發(fā)現(xiàn)阻尼成分對(duì)相應(yīng)阻尼比數(shù)值的影響作用很大,在第7階后,指標(biāo)數(shù)值保持穩(wěn)定,跟損耗因子的數(shù)值相當(dāng),所以選用合理?yè)p耗因子的材料十分重要。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3254010