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基于无反射边界的舰船典型结构弯曲波分析方法研究
| 论文题名： | 基于无反射边界的舰船典型结构弯曲波分析方法研究 |
| 关键词： | 舰船;船体结构;弯曲波;波动特性;无反射边界;谱分析 |
| 摘要： | 船舶结构一般是由梁、板等纵横交叉且具有一定间距的构件组成的三维空间系统。工程上通常从振动的角度来研究船舶结构动力学问题，但基于振动理论的动力学响应分析不能揭示振动的传播过程，实际船体中的振动响应是弹性波在其内部传播过程中的表现形式。弹性波从船用机械设备激励中产生，经过在板架结构中传播，以及舱壁、肋板等结构处的能量转化等复杂过程后最终会引起船体的表面振动并向船外辐射噪声。因此针对舰船减振降噪的系统化声学设计方法研究需要从波动分析的角度开展，但由于船舶结构的复杂性，其内部弹性波的传播机理尚不明确。本文针对船舶复杂结构中波动特性分析的关键性问题开展研究，分析如何在有限结构中设定合适的边界条件以期达到波动能量在边界处全部消耗而不发生反射的效果，从而分析复杂结构中的弯曲波的传递特性。本文主要通过以下几方面开展研究: 首先，本论文介绍了基于谱分析方法求解的梁板结构内弯曲波的波动解析解，并通过对端部边界条件的分析得到了相应的无反射边界理论计算公式，以此提出了在有限尺度结构边界处对反射波进行吸收的无反射边界施加方法，其中对于根据平面波假设推导的板模型无反射边界与板内弯曲波扩散衰减不匹配的情况，采用公式拟合的方法对边界系数进行了空间阻尼的修正。这些方法是本论文开展数值计算工作的理论依据。 其次，基于无反射边界理论计算结果对船体梁、板模型进行了数值仿真计算，通过对无反射边界与远置边界下结构中弯曲波波形的对比分析，并将不同方案下的误差结果与解析结果对照，验证了所提无反射边界的有效性。 最后，基于梁、板结构无反射边界施加方法对舰船典型板架结构进行了无反射边界的数值计算验证，由简单到复杂，依次分析了单筋板、周期性单向及交叉加筋板架以及从某型舰船中截取的甲板板架模型的弯曲波传递特性，并对人工周期加筋板架结构的局域共振带隙形成机理进行简要分析。 |
| 作者： | 贾星光 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 武国勋;武凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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