水下弹性圆柱壳结构声辐射有源控制研究

研究了利用次级环带声源对水下有限长弹性圆柱壳结构振动声辐射进行有源控制。给出了初级圆柱和次级环带声源之间的互辐射阻抗计算公式,考虑流固耦合效应,利用二次最优理论,以辐射声功率最小化为目标函数,得到次级环带声源的最优激励力,最后计算控制前后远场辐射声压的空间分布。结果表明:利用次级环带声源可以对弹性圆柱壳结构振动辐射噪声进行控制,增大次级环带声源与初级圆柱壳间距,控制效果变差;次级激励力位置对辐射声功率控制效果也会产生影响。     

水下弹性圆柱壳结构声辐射有源控制研究

研究了利用次级环带声源对水下有限长弹性圆柱壳结构振动声辐射进行有源控制。给出了初级圆柱和次级环带声源之间的互辐射阻抗计算公式,考虑流固耦合效应,利用二次最优理论,以辐射声功率最小化为目标函数,得到次级环带声源的最优激励力,最后计算控制前后远场辐射声压的空间分布。结果表明:利用次级环带声源可以对弹性圆柱壳结构振动辐射噪声进行控制,增大次级环带声源与初级圆柱壳间距,控制效果变差;次级激励力位置对辐射声功率控制效果也会产生影响。     

结构振动模态耦合对辐射声功率的影响

定量研究了结构振动模态耦合对辐射声功率的影响。首先利用结构振动模态的叠加性,基于辐射声功率的二次型表达式,将总的声功率分解为各个模态自身辐射的声功率和模态间的耦合对声功率的贡献两部分;然后引入声辐射模态,得到一般结构模态间的耦合对声功率贡献的通用数学表达式。研究结果表明:在中低频范围内,振动模态间的耦合对辐射声功率的影响由振动模态的幅度大小、振动模态间的相位差以及振动模态与低阶辐射模态向量的内积等因素决定;以矩形平板为例进行了分析,并讨论了模态耦合问题在结构声辐射有源控制中的应用,最后进行了计算机仿真实例分析和验证。     

铺设角度对层合板结构声功率的影响分析*

针对层合板结构铺设角度对前二阶声辐射模态幅值和辐射声功率的影响进行分析。利用分层理论结合有限元模型求解层合板的铺设角度与振动速度信息之间关系。通过声辐射模态理论,以某12层层合板结构为例,研究固定边界条件下的层合板辐射模态数、对称铺设角度、单向铺设角度以及激励力位置对声辐射模态幅值和辐射总声功率的影响。计算结果表明,在相同角度下,对称铺设层合板结构最大声功率值要小于单向角度铺设层合板结构最大声功率值;另外在低频时,对层合板结构辐射声功率起主要贡献的是前两阶辐射模态。并以某16层零度铺设的固定边界条件下的层合板结构为例,对复合材料层合板结构的声辐射模态幅值及声功率进行试验分析。     

壳板组合结构功率传递分析

壳板耦合是圆柱壳组合结构中最常见的连接方式。为了研究壳板组合结构的功率传递规律,利用有效点导纳分析周向均布激励下圆柱壳表面振动响应的分布规律,得出圆柱壳振动响应理论计算公式;通过给出圆周线导纳的定义及其表达式,计算带端板圆柱壳的振动响应均方值之比。理论计算结果表明:壳板振动响应均方值之比随频率的增高逐渐增大,但其值始终小于1。实验测量结果与理论计算吻合,其值围绕理论值上下波动,表征了理论计算公式和分析结果的正确性和合理性。     

不同边界条件下旋转薄壁短圆柱壳的强迫振动响应计算

为计算不同边界条件下旋转薄壁短圆柱壳的强迫振动响应特性,在总结前人所提出的两端简支边界条件下旋转有限长圆柱壳自由振动和谐波激励响应计算方法基础上,基于梁函数法,在位移函数的轴向引入含有不同边界条件特征的模态函数,从而得以求解。基于Love壳体理论,利用Harnilton原理建立了旋转薄壁短圆柱壳的振动微分方程,并利用Galerkin法进行离散简化为常微分方程。以简谐激励为例给出了一种以广义坐标形式表示的响应求解方法,由此求解出不同边界约束的旋转薄壁短圆柱壳的响应问题。通过试验对所提出响应计算方法的正确性进行了验证。     

基于局域共振的舰船浮筏低频减振方法

为控制动力机械激励下的舰船浮筏低频振动和噪声线谱,由变分原理建立了动力机械-平板-局域共振单元的耦合振动方程,采用模态叠加法导出了耦合振动方程的解,并给出了平板辐射声功率级的计算公式;设计了小尺寸轻质低频局域振子,分析了局域共振单元对动力机械激励下平板结构低频振动与辐射声功率线谱的控制效果。研究表明：在附加质量小于平板质量3%的要求下,局域共振单元可将低频振动线谱激励下平板结构表面平均振速级和辐射声功率级降低10%以上;当局域共振单元中包含多个固有频率不同的局域振子时,可以控制平板结构的多个低频振动与噪声线谱。     

近场结构声辐射模态分析

为减小由瑞利积分计算结构声辐射功率的复杂性及结构振动模态声辐射耦合对辐射效率的影响,提出以有限离散思想为基础的结构近场声辐射模态分析方法,该方法对结构辐射表面进行离散化,利用叠加原理建立近场声辐射模态模型和辐射声功率的计算公式。以简支板为例,利用有限元和边界元法对近场结构声辐射进行仿真分析,计算了结构声辐射模态,辐射效率,声功率及场点声压等声场特性参数,并讨论了不同力作用位置对结构声辐射的影响,得到了简支板结构在简谐激励力作用下的近场声辐射特性。该分析对复杂结构声的近场声辐射仿真计算和主动控制有重要指导意义。     

篦齿对悬臂薄壁圆柱壳振动响应的影响研究

采用有限元方法和实验方法研究了篦齿结构对悬臂薄壁圆柱壳响应特性的影响。首先,在悬臂边界条件下,通过有限元法建立了带周向篦齿结构的三维薄壁圆柱壳模型,采用谐响应分析中的模态叠加法对受到单点谐波激振力时的响应行为进行了求解,得到了受迫响应的幅频特性曲线和悬臂端周向节点的响应特征,并通过试验测试对结果进行了验证,最后比较了带有不同的篦齿布置形式、篦齿高度和篦齿道数时薄壁圆柱壳构件的响应特性。分析结果表明,通过有限元方法和试验测试得到的悬臂薄壁圆柱壳的响应特征一致,在共振激励时的响应行为与圆柱壳结构的模态相关,由于悬臂边界条件和篦齿对整体结构刚度的作用,篦齿结构的布置形式、高度和道数对薄壁圆柱壳构件的响应特性均有较大影响。     

基于MATV技术的某减速器壳体声辐射研究

应用有限元方法对某减速器壳体进行了模态计算和振动响应计算,然后基于模态声传递向量(Model acoustic transfer vector,MATV)技术,计算得到减速器壳体的辐射声功率、壳体表面空气振动速度分布、外场声压级分布以及外场场点声压级等声学响应,展示了模态声传递向量技术在减速器声辐射预测中的应用方法和途径。通过对壳体对模态声学贡献量进行分析,确定了通过结构优化降低声辐射的方法。同时,壳体表面空气振动速度分布为粘贴阻尼材料降低减速器壳体声辐射提供了重要参考。