以水下結(jié)構(gòu)減振降噪和聲輻射預(yù)報為研究背景,開展了水下粘彈性復(fù)合圓柱殼的振動聲輻射建模及耦合機(jī)理等方面的研究。采用粘彈性理論描述覆蓋層運動,建立了敷設(shè)均勻粘彈性覆蓋層圓柱殼的振動聲輻射理論計算模型,分析了覆蓋層的抑振去耦特性。分析了覆蓋層建模中的矩陣病態(tài)性問題,指出特殊函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)的存在使得矩陣元素大小分布嚴(yán)重失衡,是導(dǎo)致矩陣病態(tài)性的主要原因,這可導(dǎo)致計算結(jié)果的嚴(yán)重奇異性。提出了矩陣平衡化處理和去零化處理方法,大大降低了矩陣的病態(tài)性。提出了覆蓋層直角坐標(biāo)變換的建模方法,在降低矩陣病態(tài)性的同時,提高了計算速度。實際覆蓋層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,耦合狀態(tài)下參數(shù)難以獲取,給建模預(yù)報帶來了困難。為此提出了將覆蓋層等效為均勻粘彈性層的等效參數(shù)建模方法,并提出了基于結(jié)構(gòu)均方振速理論計算值和試驗測量值進(jìn)行匹配的覆蓋層等效參數(shù)反演方法。通過仿真計算,分別開展了多層復(fù)合覆蓋層和含空腔覆蓋層的等效參數(shù)反演研究,針對反演參數(shù)隨頻率變化劇烈的情況,提出了頻帶誤差平均處理和曲線平滑處理方法。仿真計算表明,在中低頻段,基于等效參數(shù)法進(jìn)行覆蓋層建模,然后計算復(fù)合圓柱殼聲輻射的方法是可行的�？紤]環(huán)肋、實肋板、內(nèi)外殼覆蓋層等結(jié)構(gòu)建立了... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：171 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１復(fù)合圓柱殼模型??Ｆｉｇ．?２．１?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ?ｓｈｅｌｌ?ｍｏｄｅｌ??

０?２００?４００?６００?８００?１０００?１２００??頻率（Ｈｚ）??圖２．２圓柱殼位移解析解與ＡＮＳＹＳ解的比較??Ｆｉｇ．?２．２?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ａｎａｌｙｔｉｃ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ａｎｄ?ＡＮＳＹＳ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｈｅｌｌ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ??１６０?ｒ?１?１?．???１５０?－?－??ｊ：??Ｒ?１１０?■??？?１００?＇?／??ＳＹＳＮＯＩＳＥ解?［??９〇?．?／??解析解－忽略互阻抗．??／?——解析解－考慮互阻抗??８。０?５００?１０００?１５００?２０００??頻率（Ｈｚ）??圖２．３圓柱殼聲轄射建模驗證??Ｆｉｇ．?２．３?Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ?ｓｈｅｌｌ?ｓｏｕｎｄ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌｉｎｇ??由于聲學(xué)覆蓋層的外表面為無限大水介質(zhì)，因此，在驗證覆蓋層模型之前，先來檢??驗無限大水介質(zhì)中聲場建模的正確性。對于表２．１模型，幅值為１Ｎ的徑向點激勵力作??用在殼面中部，首先采用解析法計算圓柱殼殼面位移和輻射聲功率，然后采用??ＳＹＳＮＯＩＳＥ邊界元軟件建立圓柱殼聲輻射模型［１２９］，將解析法得到的殼面位移輸入??ＳＹＳＮＯＩＳＥ軟件，計算模型的輻射聲功率，并與解析解進(jìn)行比對，如圖２．３所示（本文??參考輻射聲功率均為〇．６７ｘｌ（Ｔ１８Ｗ）。其中，在ＳＹＳＮＯＩＳＥ建模時，為模擬解析法圓柱??殼兩端的無限長剛硬障板，在模型兩端分別增加一個２ｍ長的剛硬圓柱障板，令其振動??位移為零。另外

哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文??可以忽略圓柱殼互輻射阻抗，若需更精確的計算，則需考慮互輻射阻抗。另外，也說明??了本文簡支圓柱殼聲輻射問題的建模是可靠的。??表２．２覆蓋層參數(shù)??Ｔａｂｌｅ?２．２?Ｔｈｅ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｃｏａｔｉｎｇ?ｌａｙｅｒ??層厚（ｍ）?密度（ｋｇ／ｍ３）?楊氏模量（Ｎ／ｍ２）?泊松比?阻尼損耗因子??０．０２?１０００?１?ｘ?１〇７?０．４８?０．２３??在圓柱殼振動和圓柱殼聲輻射建模驗證的基礎(chǔ)上，下面對粘彈性覆蓋層的建模進(jìn)行??驗證。敷設(shè)載體圓柱殼參數(shù)見表２．１，覆蓋層參數(shù)見表２．２，激勵力為幅值１Ｎ的徑向點??激勵力，位于圓柱殼面中心，模型采用軸對稱模型。分別采用解析法和ＡＮＳＹＳ有限元??法計算空氣中覆蓋層內(nèi)外側(cè)的位移頻率響應(yīng)，并進(jìn)行比較，如圖２．４所示。可見，覆蓋??層位移的解析解與ＡＮＳＹＳ解吻合很好，表明本文視作粘彈性體的覆蓋層建模理論是可??靠的。??－３５■?■?—??＞?１??－３５－■?—??＞?．???

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雙層圓柱殼內(nèi)外殼振動與聲輻射相似性研究[J]. 陳美霞,牟彬杰,魏建輝,張曉宇.  船舶力學(xué). 2012(11)
[2]雙層圓柱殼體水下振動噪聲結(jié)構(gòu)傳遞路徑分析[J]. 張磊,曹躍云,楊自春,何元安.  振動與沖擊. 2012(20)
[3]水中有限長加肋圓柱殼的平均輻射率[J]. 程釗,范軍,王斌,湯渭霖.  船舶力學(xué). 2012(10)
[4]基于有限測點的單層圓柱殼輻射聲功率計算[J]. 和衛(wèi)平,陳美霞,魏建輝,張聰.  船舶力學(xué). 2012(10)
[5]多源隨機(jī)激勵下多艙段圓柱殼輻射聲功率(英文)[J]. 胡世猛,湯渭霖,王斌,范軍.  船舶力學(xué). 2012(09)
[6]有阻尼負(fù)載時圓柱殼的聲傳遞特性分析[J]. 姚熊亮,王獻(xiàn)忠,孫龍泉.  振動與沖擊. 2012(15)
[7]水下翼型結(jié)構(gòu)流噪聲實驗研究[J]. 尚大晶,李琪,商德江,林翰.  聲學(xué)學(xué)報. 2012(04)
[8]圓弧曲梁振動微分方程推導(dǎo)及振動特性分析[J]. 宋郁民,吳定俊,李奇.  沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(03)
[9]縱桁對環(huán)肋圓柱殼體水下振動與聲輻射的影響[J]. 王路才,周其斗,紀(jì)剛.  海軍工程大學(xué)學(xué)報. 2012(02)
[10]大型復(fù)雜圓柱殼中高頻振動噪聲仿真計算方法研究[J]. 繆旭弘,王雪仁,賈地,靳國永,龐福振.  計算力學(xué)學(xué)報. 2012(01)

博士論文
[1]水下有界空間中彈性結(jié)構(gòu)的聲輻射預(yù)報方法研究[D]. 陳鴻洋.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[2]蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的聲振特性研究[D]. 王盛春.重慶大學(xué) 2011
[3]基于不同理論的流場中圓柱殼振動能量流和輻射聲功率研究[D]. 張俊杰.華中科技大學(xué) 2010
[4]（多層復(fù)合）圓柱殼體的振動和聲輻射研究[D]. 殷學(xué)文.上海交通大學(xué) 2008
[5]敷設(shè)阻尼層的加肋圓柱殼輻射性能及噪聲特性分析[D]. 田寶晶.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[6]水聲吸聲覆蓋層理論與實驗研究[D]. 王曼.哈爾濱工程大學(xué) 2004
[7]水中阻尼復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)聲振特性的數(shù)值分析[D]. 鄒元杰.大連理工大學(xué) 2004

碩士論文
[1]有限長圓柱殼聲與振動的快速預(yù)報方法研究[D]. 趙智偉.哈爾濱工程大學(xué) 2007
[2]圓柱殼體全頻段振動聲輻射特性研究[D]. 賀晨.西北工業(yè)大學(xué) 2006
[3]聲學(xué)覆蓋層聲阻抗測量方法及復(fù)合結(jié)構(gòu)聲反射預(yù)報研究[D]. 余曉麗.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[4]水下消聲覆蓋層吸聲機(jī)理研究[D]. 白國鋒.哈爾濱工程大學(xué) 2003



本文編號：3424981