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周期加强薄板声辐射数值方法研究
| 论文题名： | 周期加强薄板声辐射数值方法研究 |
| 关键词： | 周期加强薄板;水下结构;声学性质;振动声辐射;数值方法;舰船设计 |
| 摘要： | 加筋板壳结构在船舶、机械工程和航空航天等领域有着广泛的应用。它具有刚度大重量轻、力学性能良好等特点。加筋薄板结构在流体中受到外部激励作用产生的振动声辐射，成为水下噪声的来源之一，所以目前对水下结构振动声辐射的研究越来越受到人们的重视。常见的加筋板壳结构有单周期加强筋和双周期加强筋。加筋可以增强薄板的稳定性，同时在一定频域内能够降低结构的声辐射。在目前结构声辐射的计算方法中，统计能量方法和动态刚度阵法用来计算中高频段的结构声辐射，而对于低频段的计算，近年来主要采用有限元法、边界元法和耦合有限元/边界元方法。 本文运用耦合有限元/边界元方法研究分析了三种周期加强薄板的声学性质。首先介绍了声压、质点振速和声强等基本声学量的概念，对声压级、声振速级和声强级做了简要阐述。然后建立了三种耦合结构的有限元模型，分别为薄板与梁耦合结构、薄板与方形块状实体耦合结构和薄板与回字形实体耦合结构。这三种加强结构在薄板上均为双周期分布，其中薄板与梁耦合结构即为常见的双周期加筋薄板。通过有限元分析软件ANSYS对三种结构进行单元属性配置及网格划分。接着对边界元方法在结构声学中的计算做了详细的介绍。重点推导了基于表面Rayleigh积分方程，并对其进行离散化，得出辐射声压的求解表达式。针对边界积分方程离散后出现的奇异积分性，采用退化单元来消除，对于非唯一性问题和多频计算问题的解决采用SECHIEF方法。在分析边界元方法与有限元方法的耦合理论基础上，对结构一声场的耦合方程进行了推导，给出了流体中结构振动辐射声压级、声振速级和声强级的求解表达式。最后将ANSYS软件中划分好的三种周期加强薄板结构导入到专门从事振动-噪声分析方面的CAE软件SYSNOISE中，计算不同边界条件、流体域以及不同角度外部平面声源载荷激励对三种周期结构振动辐射声压级、声振速级和声强级的影响，并对结果进行了分析。 |
| 作者： | 杨勇 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 王晓明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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