圆柱壳组合系统振动噪声的有效导纳功率流法研究

【摘要】： 工程实际中圆柱壳体的大量应用，特别是航行器设计中对壳体性能的要求，以及圆柱壳体自身复杂的运动特性，使圆柱壳组合结构振动和声辐射特性的研究日益成为振动和噪声控制领域的一项前沿性研究课题，实现对圆柱壳组合结构振动和噪声的预报是实现工程结构以及航行器壳体低噪声设计的关键环节。 能量是结构振动和噪声研究中的一个重要参量，利用功率流可以研究结构中能量的分布规律，而导纳作为能量在结构中传递的一个重要参数，能够对结构中能量的分布特征进行有效地描述，从而得到结构中的功率传递规律。本文以圆柱壳组合结构的功率传递为研究对象，从各种振动噪声研究理论的对比中确定本文的研究思想，提出了新的研究方法，并在对该方法进行仿真分析的基础上，对圆柱壳组合结构的功率传递规律进行了研究，以实现对圆柱壳组合结构振动噪声的预报。主要研究内容包括： 1．指出了传统导纳研究中经常忽视的三点问题：局限于点的研究；忽视激励的分布形式；忽视“结构的传递点导纳远小于结构的输入点导纳”这一结论提出的前提条件。 系统地、清晰地论述了有效点导纳的定义和其特点，有效导纳不仅可以弥补传统导纳研究中存在的局限性，而且将实际工程中普遍存在的复杂激励的问题纳入了研究范围。 2．结合复功率流法的概念和有效导纳的研究思想，提出了适合于复杂激励复杂连接系统功率传递规律研究的新理论、新方法——有效导纳功率流法。给出了有效导纳的一般公式。 3．研究了一维激励的问题。针对平板中线激励的情况，给出了有效线导纳的定义，推导了其理论公式，研究了各个参数对有效线导纳的影响。利用仿真结果对有效线导纳的理论公式和数值估计表达式进行了比较和分析，确定了数值估计表达式的适用范围。推导了线传递导纳。 4．研究了二维激励的问题。针对无限平板中矩形激励的情况，推导了有效面导纳的理论公式。对激励面上各点的功率传递规律和以整个激励面为一个单元的功率传递规律进行了研究，分析了各个参数对面导纳的影响，并对理论公式和数值估计表达式进行了比较。 5．利用有效导纳功率流法研究了基本圆柱壳体的表面振级和声辐射功率 级。研究了单筋圆柱壳体表面的振动响应分布，推导了多筋圆柱壳体表面的振动 响应计算公式。对单筋圆柱壳体在一端受均布力作用下的表面振级和声辐射功率 级进行了仿真计算，分析了加筋处理对圆柱壳体振动和声辐射的影响。 6．研究了壳板耦合系统、壳壳耦合系统中结构的功率传递规律。进一步推 导了多结构串联系统中的功率传递规律。给出了多结构串联系统中各个子结构的 输入功率和输出功率计算表达式。利用有效导纳功率流法，不仅可以了解结构内 的功率传递情况，还可以全面地了解系统中的功率传递规律。