本文關鍵詞：厚圓柱殼的振動分析及阻尼減振效果的研究與應用

  更多相關文章： 厚圓柱殼體 阻尼減振 優(yōu)化設計 變截面 輻射聲場

【摘要】：潛艇是海軍的重要組成部分，但潛艇噪聲過大會增大被發(fā)現的幾率，從而使自身的生存受到威脅。研究表明輻射噪聲很大部分來自機械噪聲，這類噪聲來源于傳動裝置工作時產生的振動，并通過艇體向水流場中輻射噪聲，因此抑制艇體的振動對降低潛艇噪聲具有很大作用。目前，對機械噪聲控制主要是采用隔振方法，艇體近似成圓柱殼后的振動分析也大都采用薄殼力學模型，鑒于厚圓柱殼分析與薄殼的明顯不同，本文主要研究了厚殼體振動模型以及阻尼對抑制厚圓柱殼振動和減弱圓柱殼輻射聲場的作用。 分析柱坐標系下任一厚圓柱殼體單元的三向應力狀態(tài)，考慮薄殼中忽略的沿厚度方向，即R方向變化的正應力和剪切應變，推導厚殼體中任一單元點運動方程和振動狀態(tài)方程；根據邊界條件求解殼體的模態(tài)參數，并利用實驗驗證該理論的有效性，為厚殼體的振動預報提供理論依據。 基于模態(tài)應變能法求得敷設自由阻尼的單層圓柱殼體和擁有約束阻尼層的“三明治”圓柱殼體的前十階模態(tài)阻尼比，分別考察了兩種阻尼形式下阻尼材料的損耗因子和相對剛度以及阻尼層的厚度比和鋪層角對整體結構模態(tài)阻尼比的影響，得出圓柱殼體結構中阻尼層各因素對整體結構振動性能的影響規(guī)律。 通過比較常用減振效果衡量指標，確定了振級落差目標函數，以影響阻尼減振效果的各因素為設計變量，，對含有約束阻尼層的無限長圓柱殼體進行了阻尼減振效果的優(yōu)化，確定了“三明治”結構無限長圓柱殼體在振級落差取最小值時的阻尼層參數取值；對于有限長實心軸或殼體的軸向振動，采用改變截面半徑并敷設自由阻尼的方式來抑制軸向振動，考察了這種結構在不同的小端半徑和軸向高度下阻尼材料對軸向振動的抑制效果。 建立了實際潛艇的模型，分析了潛艇的模態(tài)；以加速度振源模擬潛艇傳動裝置對艇體的激勵，考察了在加速度振源下潛艇的輻射聲場；分析了潛艇各板塊對流場中某點聲壓的板塊貢獻量；對構成艇體的板塊賦予“三明治”結構屬性，求得在同樣的振源下潛艇的輻射聲場，對比同一響應點在單層殼和復合殼兩種屬性下的響應聲壓，得出阻尼材料在降低潛艇輻射聲場中的作用。通過對比分析，可以看出用阻尼的方式抑制厚圓柱殼的振動進而降低潛艇輻射聲場是非常有效的。
【關鍵詞】：厚圓柱殼體 阻尼減振 優(yōu)化設計 變截面 輻射聲場
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U661.44;U674.76
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 國內外研究現狀10-13
• 1.2.1 圓柱殼體振動分析研究概況10-12
• 1.2.2 阻尼材料在抑制殼體振動中的應用研究概況12-13
• 1.3 本文主要研究內容13-15
• 第2章 厚圓柱殼振動模型及模態(tài)分析與測試15-35
• 2.1 引言15
• 2.2 厚圓柱殼單元運動方程15-17
• 2.3 單層厚圓柱殼振動模型17-19
• 2.4 多層厚圓柱殼振動模型19-21
• 2.5 實際圓柱殼模態(tài)參數計算21-22
• 2.6 實際圓柱殼的模態(tài)分析22-25
• 2.6.1 模態(tài)分析理論基礎22-23
• 2.6.2 模態(tài)分析結果23-25
• 2.7 實際圓柱殼的模態(tài)測試25-30
• 2.7.1 模態(tài)測試理論依據26
• 2.7.2 支承方式的選擇26-27
• 2.7.3 外加激勵的選擇27
• 2.7.4 測試系統(tǒng)的組成27-28
• 2.7.5 圓柱殼實驗模態(tài)測試28-30
• 2.8 圓柱殼計算結果與測試結果對比分析30-34
• 2.8.1 無阻尼時計算結果與測試結果對比分析30-32
• 2.8.2 敷設阻尼后計算結果與測試結果對比分析32-34
• 2.9 本章小結34-35
• 第3章 阻尼層各因素對圓柱殼減振效果的影響及分析35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 阻尼材料耗能機理和特性指標35-37
• 3.2.1 粘彈性材料的耗能機理35-36
• 3.2.2 粘彈性材料損耗因子36
• 3.2.3 結構模態(tài)阻尼比36-37
• 3.3 約束阻尼層參數對模態(tài)阻尼比的影響37-41
• 3.3.1 阻尼材料損耗系數的影響38-39
• 3.3.2 阻尼材料剛度的影響39-40
• 3.3.3 阻尼層厚度的影響40-41
• 3.4 自由阻尼層參數對模態(tài)阻尼比的影響41-44
• 3.4.1 阻尼材料損耗系數的影響41-42
• 3.4.2 阻尼材料剛度的影響42-43
• 3.4.3 阻尼層厚度的影響43-44
• 3.5 本章小結44-46
• 第4章 圓柱殼體阻尼層減振效果的優(yōu)化設計46-61
• 4.1 引言46
• 4.2 圓柱殼約束阻尼層減振效果優(yōu)化設計模型46-48
• 4.2.1 設計變量47
• 4.2.2 約束條件47
• 4.2.3 目標函數47-48
• 4.3 約束阻尼層徑向減振效果優(yōu)的優(yōu)化設計48-52
• 4.3.1 優(yōu)化設計過程49
• 4.3.2 優(yōu)化設計結果49-52
• 4.4 自由阻尼層軸向減振效果的設計52-59
• 4.4.1 有限長實心軸減振效果分析52-56
• 4.4.2 有限長圓柱殼減振效果分析56-59
• 4.5 本章小結59-61
• 第5章 約束阻尼層在實際潛艇中的應用61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 約束阻尼層在艇體減振方面的應用61-64
• 5.2.1 潛艇模型的建立61
• 5.2.2 約束阻尼層抑制艇體振動效果分析61-64
• 5.3 約束阻尼層在降低潛艇輻射聲場方面的應用64-70
• 5.3.1 聲場計算基本理論64-65
• 5.3.2 潛艇輻射聲場分析65-66
• 5.3.3 潛艇輻射聲場板塊貢獻量分析66-68
• 5.3.4 約束阻尼層在潛艇輻射聲場中的作用68-70
• 5.4 本章小結70-71
• 結論71-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：823043