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敷设粘弹性阻尼材料的板和加筋板的声振特性和降噪优化

王昕  
【摘要】: 现代船舶多以板结构、加筋板结构和阻尼板结构组成。故研究它们的声振特性,有利于船舶减振降噪的研究。本论文以降低结构的振动和噪声为目的,分别从结构的辐射声功率、声辐射模态、声传递向量和模态声传递向量三个方面进行声振特性的研究。其主要研究内容和创新点如下: 本论文结合有限元和边界元的方法系统的研究了板结构和阻尼板结构的声辐射特性。利用APDL语言编写了一个ANSYS和SYSNOISE之间的接口程序。该程序的主要功能是用来存储在不同频率下结构表面各节点的振动位移。将该位移文件导入SYSNOISE后,用以分析计算结构的辐射声功率。考察薄板辐射声功率时,比较了不同参数如板厚、板面积、板材材质、结构边界约束条件和声传播介质等对其产生的影响。考察阻尼板辐射声功率时,比较了阻尼层厚度、阻尼层杨氏模量和阻尼层密度这些参数对其产生的影响。 结合有限元和边界元的方法系统研究了结构的声辐射模态。在声辐射模态分析中,比较了声介质和敷设阻尼对加筋板结构声辐射模态产生的影响。水中加筋板结构声辐射模态值比空气中的声辐射模态值明显大很多。水介质中各阶声辐射模态的振速幅值也大于空气介质中各阶声辐射模态的振速幅值。故结构在水中的辐射功率远大于在空气中的辐射功率。敷设阻尼的方式能有效降低结构各阶声辐射模态的模态参与响应函数值和结构表面点的速度幅值。 结合有限元和边界元的方法,系统的研究了结构声传递向量和模态声传递向量。分析声传递向量、模态声传递向量时,可以具体给出结构上某单元或某节点在特定的频率下通过结构振动对特定场点产生的声压值,以及结构在特定阶模态下,在特定频率处通过结构振动对特定场点产生的声压值。论文中比较了不同声传播介质、不同板材材质、不同场点位置和不同板面积对结构声传递向量、模态声传递向量的影响。研究表明,结构表面积、场点的位置、计算频率、声介质的物理参数(速度、密度等)对结构声传递向量和模态传递向量都产生影响。结构材质只对模态声传递向量产生影响。


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