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水下结构多源激励噪声预报

刘小勇  
【摘要】:圆柱壳体组合结构在民用和国防工程项目中的大量应用,特别是航行器设计中对壳体结构声振性能的特殊要求,使得圆柱壳体结构振动声辐射特性的研究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噪声的精确预报是实现工程结构以及航行器、特别是水下航行器低噪声设计的关键环节。 在结构振动噪声预报的多种分析方法中,统计能量分析(SEA)方法具有其它传统方法不可比拟的优点。目前在工程领域应用比较广泛的是有限元、边界元和模态分析技术,这类方法在低频易于实现且精度较高,但随着频率增高,一般机械结构模态逐渐密集,参数间的统计特性更加显著,实施有限元、边界元和模态分析技术的计算量也越来越大,有时甚至难以实现。而上述分析方法在研究结构中高频振动噪声中遇到的困难之处恰好是统计能量分析模型赖以成立的基础。统计能量分析方法可以方便快捷地实现机械结构中高频振动声辐射的预报研究。 针对水下结构振动噪声预报研究的重要性,作者利用统计能量分析方法开展了单层加筋圆柱壳体结构和双层加筋圆柱壳体结构中高频机械振动声辐射预报问题的研究。单层壳体分析模型中,分别进行了单激励和多激励条件下振动声辐射的预报,并对外部功率加载于壳体结构不同振型时的结构振动声辐射进行了详细的分析研究,在此基础上,进一步研究了结构振动和噪声控制的一些措施,并预测了各种措施的降噪效果。在双层加筋壳体结构振动声辐射研究过程中,作者分别进行了结构模型的SEA理论分析和AutoSEA2软件建模仿真研究,分析结果显示:两种方法得到的预报结果具有良好的一致性,证明了利用统计能量分析方法进行复杂结构的振动声辐射研究的可行性。通过对统计能量分析重要参数对预报结果影响程度的敏感性研究得出了一些结论,对水下结构声学设计具有指导意义。


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