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《哈尔滨工程大学》 2012年
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船用单层加筋薄板声学性能研究

金叶青  
【摘要】:为了研究船用单层加筋薄板的振动声学性能,本文采用空间谐波展开法和傅里叶变换法,对静止介质中无限大单向加筋板的振动声辐射和声透射特性、静止和流动介质中无限大正交加筋板的振动声透射特性进行了理论分析,分别讨论了均匀流、声波入射角、激励力、加强筋和其他重要的结构参数对单层加筋薄板结构振动声学性能的影响。 文中首先以静止流场中受到平面简谐声波激励的无限大单向加筋薄板为研究对象,建立了该单向加筋板的声透射精确理论计算模型。该模型中,通过充分考虑加强筋的弯曲运动和扭转运动,采用反力和反力矩等效法计及加强筋对薄板的作用,得到声振耦合系统的振动控制方程,再考虑波动方程及流固交界面处的边界条件,借助空间谐波展开法或傅里叶变换法分别推导出了关于系统位移响应的无限大代数方程组,通过将该方程组截断成有限大小进行数值求解直到结果收敛,然后给出透射损失表达式;数值处理时,先通过与已有的文献结果对比验证所建立的声透射模型的有效性;再系统讨论声波入射、板材、结构参数对单向加筋板隔声性能的影响。 接着,仍以静止流场中的单向加筋板为研究对象,建立了一种分析该结构在点激励作用下振动声辐射特性的高效方法。该方法通过傅里叶变换法将物理空间内声振耦合系统的振动控制方程、加强筋弯曲和扭转运动方程、声学波动方程以及耦合边界条件转换到波数域中,通过联合求解得到波数域中关于平板横向位移的无限大耦合代数方程组,然后运用变量替换技术进行解耦求出位移响应,最后由稳相法得到远场辐射声压的表达式。通过相同的数值方法对解耦后的无限大代数方程组进行截断求解,系统分析作用点位置、平板厚度、加强筋间距、宽度和高度对结构声辐射特性的影响。 然后,将单向加筋板声透射理论模型进一步拓展,经过详细地理论推导,建立空气中无限大正交加筋板在平面声波激励下的声透射理论分析模型;通过截断数值方法研究了加筋形式、声波入射角、板厚、加强筋间距和惯性矩对正交加筋板隔声性能的影响。 最后,鉴于实际舰船结构都是处于航行状态,在计算运动流体中的声压时仔细考虑了运动波动方程和流固交界处的位移连续条件,确保了平板振动和流体扰动的复杂气动弹性耦合的正确性。基于此,进一步建立了运动流体中正交加筋板在平面声波激励下的振动声透射理论分析模型。通过截断数值方法分别讨论均匀流对折射角和光滑平板、单向加筋板及正交加筋板隔声性能的影响,分析了运动流体中改变不同系统参数对正交加筋板隔声性能的影响。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U668.1

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