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原文传递基于板壳耦合结构的浮筏隔振系统声振特性及主动控制仿真研究

论文题名：	基于板壳耦合结构的浮筏隔振系统声振特性及主动控制仿真研究
关键词：	舰船;浮筏隔振系统;板壳耦合结构;声振特性;主动控制
摘要：	浮筏隔振技术是目前舰船减振降噪领域的关键技术，倍受国内外学者的关注。但目前缺少将浮筏隔振系统与艇体结构声辐射耦合在一起并以声辐射为控制目标的整体研究。本文以基于板壳耦合结构的浮筏隔振系统为研究对象，建立基于任意边界条件下系统振动与结构声辐射耦合的数学模型。深入研究振动功率流传递规律和弹性板壳耦合结构振动特性之间的内在关系，探讨系统结构物理参数、振源数目和相对相位关系对功率流传递的影响。在此基础上，开展以声辐射为控制目标的浮筏隔振系统振动主动控制仿真，研究作动器作用位置及作用形式对浮筏主动隔振系统性能和对外声辐射控制的影响，为浮筏主动隔振系统的设计提供参考。　　基于动刚度矩阵法建立了任意边界条件下弹性板-圆柱壳耦合结构中的浮筏隔振系统分析模型。利用四类耦合弹簧模拟各单元间的耦合关系及一般弹性边界，结合改进Fourier级数-谱几何法实现对系统中各弹性结构位移分量的统一函数描述，在此基础上进行系统振动特性和模态分析。通过与有限元法数值结果以及台架实验结果的对比，验证本文建模方法的可行性及准确性。　　基于所建立的任意边界条件下弹性板-圆柱壳耦合结构中的浮筏隔振系统分析模型，分析板壳耦合结构基础上浮筏隔振系统的强迫振动响应和功率流传递特性。研究总输入功率流、传递到弹性板的功率流、输出到壳体的功率流与浮筏隔振系统模态之间的对应关系。针对船舶工程领域中存在的实际问题，结合系统固有特性综合分析了关键系统参数如隔振器的刚度、阻尼系数、结构阻尼系数、上层设备质量、中间筏架质量对振动功率流传递特性的影响。此外，通过研究振源数目、相对相位关系对功率流传递的影响，得到功率流传递最小的最优相位与振源数目、激励频率和幅值之间的关系。　　基于系统中壳体单元的声辐射模态及对外声辐射之间的耦合关系，研究振源输入功率流、传递到基础弹性板的功率流、传递到壳体的功率流以及壳体对外辐射声功率之间的对应关系，明晰了振动传递机理与声辐射之间、功率流传递与辐射声功率之间的内在关系。结合系统的物理参数对系统辐射声功率的影响，揭示了浮筏隔振系统振动传递与远场辐射声能量之间的影响机理。　　建立了基于板壳耦合结构的浮筏隔振系统振动主动控制模型，分别以浮筏隔振系统、弹性板振动和壳体辐射噪声为对象，采用最小浮筏隔振系统总输入功率流、最小弹性结构振速平方、最小壳体辐射声功率三种控制策略以对外辐射声控制为目标进行了主动控制策略研究。探讨了不同控制策略下作动器安装位置以及作用形式对声辐射控制的影响，为浮筏主动隔振技术设计提供可靠的理论依据和方案参考。
作者：	徐阳
专业：	轮机工程
导师：	刘志刚
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2021