原文传递
船舶典型加筋板结构的声振特性研究
| 论文题名： | 船舶典型加筋板结构的声振特性研究 |
| 关键词： | 船舶结构;加筋板;声振特性;减振效果 |
| 摘要： | 降低船舶结构的振动和辐射噪声对改善船舶的声学性能具有重要意义。加筋薄板结构由于具有质量轻、力学性能好等优点被广泛应用于船舶领域。本文以加筋板结构为对象，分别对无限大单向单双周期加筋板、正交周期加筋板、双层加筋板等典型加筋板结构的声振特性开展系统的理论研究，并开展了相应试验研究，为船舶加筋板结构的声学设计提供依据。论文的主要研究内容如下： 基于波数法建立了无限大单向单周期、单向双周期加筋板动力学模型，考虑骨材的扭矩作用，运用傅里叶变换，将空间域转换到波数域，结合泊松公式及周期函数的性质，推导得到单向加筋板结构的位移解析表达式，并通过稳相法得到远场声压的表达式。针对无限大正交周期加筋板，应用无穷级数法推导其振动和声辐射方程，在波数域内通过级数截断进行数值求解，得到正交加筋板的振动和声辐射数值解。建立了双层加筋板动力学模型，考虑上下面板和筋板间的板板耦合，通过傅里叶变换转换到波数域，并结合级数截断得到双层加筋板振动的数值解。 分析讨论了结构阻尼、激励类型、激励位置、板厚、骨材参数等因素对加筋板结构声振特性的影响。结果表明考虑骨材扭矩对结构声振特性的影响较小，但使结构分析推导变复杂，并增加计算量。从工程计算的角度，在计算加筋板的声振特性时，可以不考虑骨材扭矩对板材的作用。激励作用在骨材强构件处时可以有效降低结构的振动，骨材的间距，骨材的尺寸对结构声振特性影响明显，骨材的存在会造成局部振动但在整体上可以有效的抑制板架的振动；阻尼对结构振动和声辐射的衰减作用明显；增大双层板架上下面板厚度、筋板厚度有利于降低双层加筋板结构的振动。 针对有限大双向加筋板，基于李兹法推导了其振动方程。同时结合工程实际，从简化加筋板模型的角度出发，基于正交异性板理论和相当板厚理论提出了两种简化方法，对这三种模型模拟的加筋板模型推导了其固有频率的解析公式，并进行了对比分析；研究了基于三种模型的加筋板在空气中和水中的声辐射特性，为加筋板组合结构的低频振动和声辐射问题提供了简化思路。 论文最后对单层加筋板、双层板、双层加筋板三种试验模型进行了振动特性试验。通过理论仿真对比三种模型的固有频率、模态振型和频率响应函数，验证了在低频段，理论仿真结果和试验分析有较好的吻合度，验证了理论仿真的可靠性。对比分析单层板、双层板和双层加筋板的振动响应，与单层板相比，双层板能抑制振动的传递；双层加筋板中骨材的合理配置能有效降低双层板的振动传递，达到减振的效果。 |
| 作者： | 高双 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 朱翔 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
