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原文传递锥-柱组合壳振动与声辐射特性的半解析法分析

论文题名：	锥-柱组合壳振动与声辐射特性的半解析法分析
关键词：	潜艇;锥-柱组合壳;振动问题;声辐射特性;半解析法
摘要：	在进行潜艇振动及声辐射研究中，潜艇中部可以简化为圆柱壳，潜艇艉部则可以用截顶锥壳来模拟。本文以柱壳、锥壳、锥柱结合壳为研究对象，分析了其在空气中、水中的振动及声辐射特性。　　本文首先从柱壳入手，采用解析波传播法求解水中柱壳的振动，用数值搜索法解决了求解结构波数的难点，考虑了轴对称及非轴对称点激励，即端部轴对称轴向激励、端部非轴对称轴向激励、端部径向激励、中部径向激励等，通过比较发现轴对称激励主要激起呼吸模态下的振动，而端部径向激励主要激起弯曲模态下的振动。文中继而分析了不同激励下端板、柱壳外部流体、加筋、舱壁等对壳体振动响应的影响，其中加筋采用均摊法求解。　　随后，本文采用幂级数法求解锥壳的振动问题。本文将圆锥壳分割成多个圆锥壳段，再通过连续条件连接，以更好地处理振动随圆锥壳半径变化的变化。对于浸没圆锥壳，将锥段上的外部流体载荷近似成以锥段平均半径为半径的圆柱壳体表面的外部流体载荷，采用以柱壳搜索结构波数为基础的方法求解圆锥壳的流体载荷。文中分析了圆锥壳参数，如边界条件、半锥角、壳体厚度、壳体长度、环肋、外部流体等对其自由振动的影响，其中加筋仍采用均摊法求解。　　在讨论了圆锥壳的固有特性的基础上，本文进而研究了圆锥壳的受迫振动及声辐射。文中考虑了不同方向、位置的三种激励，即端部母线方向激励、端部法线方向激励及中部法线方向激励。本文同时采用单元辐射叠加法近似分析了锥壳的声辐射特性，即将圆锥壳上的锥壳单元看作是包含这个单元的柱壳障板上的辐射单元来处理。在算例分析部分，本文对各影响因素，如激励、环肋、外部流体等对圆锥壳的振动响应及远场声压的影响也进行了阐述。　　接着，在前几章圆柱壳及圆锥壳的振动分析研究的基础上，本文通过三角变换，建立了锥壳和柱壳之间的连续条件，对锥柱结合壳的振动与声辐射特性进行分析。考虑了圆锥壳端部、锥柱结合处、圆柱壳中部等四种不同方向的激励，并同样采用单元辐射叠加法求解锥柱结合壳的远场声压。讨论了激励、外部流体、环肋、舱壁对锥柱结合壳的振动与声辐射的影响。　　最后，本文考虑以锥-柱-锥为简化的全艇模型求解其结构振动及远场声辐射，考虑了轴对称及非轴对称载荷，讨论了端部锥壳结构、流体、环肋对其的影响，并与第二章中的带端板的圆柱壳模型结果进行了对比。　　本文提出的半解析法通过与基于有限元/边界元的数值软件计算结果核对进行验证，证明了其正确性及可行性。本文进行的研究工作为深入掌握艉部典型结构振动特性提供了有益的参考。
作者：	张聪
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	解德;陈美霞
授予学位：	博士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文