基于面向对象有限元的隔声去耦层声学性能研究

论文摘要

敷设隔声去耦层是抑制潜艇结构振动声辐射的有效方法,本文应用面向对象有限元法,对水下隔声去耦层的声学性能进行了研究。由于实验测得的某些材料参数不能在通用有限元软件中进行设置,而且现有的有限元软件大都采用扩充性不佳的结构化程序设计,为克服以上的诸多不足,本文集合了VC++、Fortran、ANSYS/APDL、Matlab等编程软件的优点自编了一套集建模、求解、后处理的声学仿真分析系统软件,整个处理过程都在一个平台上进行,具有界面操作简单,扩充性好,计算速度快等优点。本文主要研究平面多层周期结构模型,在平面声波垂直入射或均匀分布法向力激励时结构存在对称性,取对称面所围成的最小单元进行有限元分析。数值研究了双层平板敷设均匀隔声去耦层、半球结构隔声去耦层、圆锥空腔、圆柱空腔以及各种复合空腔隔声去耦层的声特性。并详细探讨了隔声去耦材料的杨氏模量、损耗因子、密度、厚度以及空腔位置、半径、间距等各参数变化对模型隔声降噪性能的影响。通过对各种隔声去耦层的数值分析得出了一些有价值的结论,对于隔声去耦层的设计具有一定的理论指导意义。所开发的声学仿真分析系统软件适用性较强,可以很方便地对不同结构、不同材料的隔声去耦层进行数值分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 水下噪声及降噪方法概况
• 1.3 研究综述
• 1.3.1 隔声去耦材料的研究现状
• 1.3.2 隔声理论研究概况
• 1.3.3 面向对象有限元的研究概况
• 1.3.4 理论研究方法简介
• 1.4 基本的隔声结构
• 1.4.1 单板
• 1.4.2 加筋板
• 1.4.3 粘弹性阻尼复合板
• 1.5 本文主要内容
• 第2章 隔声去耦层有限元分析基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 隔声去耦层结构物理模型
• 2.3 有限元基本理论
• 2.3.1 有限元基本思想
• 2.3.2 有限元分析模型
• 2.3.3 流固耦合有限元方程
• 2.3.4 流体边界条件
• 2.3.5 结构边界条件
• 2.4 本章小结
• 第3章 声学仿真分析系统软件实现
• 3.1 引言
• 3.2 编程软件的使用
• 3.3 系统平台设计
• 3.4 面向对象有限元程序设计
• 3.4.1 有限元类的设计
• 3.4.2 矩阵计算实现
• 3.5 本章小结
• 第4章 隔声去耦层数值分析
• 4.1 引言
• 4.2 衡量隔声去耦层声性能的物理量
• 4.3 算法有效性验证
• 4.4 隔声去耦层的性能分析
• 4.4.1 均匀隔声去耦层
• 4.4.2 半球结构隔声去耦层
• 4.4.3 圆锥空腔结构隔声去耦层
• 4.4.4 圆柱空腔结构隔声去耦层
• 4.4.5 复合空腔结构隔声去耦层
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢