加筋板结构声辐射特性研究及主动控制初探

论文摘要

加筋结构是现代装备的主要结构形式,其声辐射特性直接影响装备性能,因此,研究其声辐射特性具有重要的意义。本文以加筋板结构声辐射特性为主要研究内容,基于一阶剪切变形理论,建立并发展了有限元/边界元相结合的结构声振耦合分析模型和计算方法。深入研究了基体面板、边界条件、加强筋以及贴敷阻尼材料等因素对结构振动与声辐射的影响规律,并通过实验加以验证。探索了主动及主被动相结合的控制方式在加筋板结构低频振动和声辐射抑制方面的应用。论文主要研究内容及结论如下:1、基于一阶剪切变形理论建立了加筋板结构振动有限元模型,并将其与边界元法相结合,发展了流动流体负载作用下的加筋板结构声辐射计算方法,通过与COMSOL计算结果相对比,证明了分析方法的有效性。2、对加筋板结构振动与声辐射特性进行了较系统的理论研究,深入讨论了基体面板、边界条件、加强筋以及贴敷阻尼材料等因素对结构声辐射性能的影响规律,分析表明加筋板结构等效刚度和等效密度对振动与声辐射特性有重要影响。设计了实验样件,并对其声辐射特性进行了测试,验证了相关理论分析的正确性。3、针对振动与声辐射被动抑制手段在低频段效果较差的问题,探讨了主动控制对结构振动与声辐射的抑制效果。比较了速度/位移负反馈控制方法对空气/水载荷条件下加筋板结构的振动与声辐射控制效果。分析表明,主动控制在低频段抑制效果较好。将主动控制与贴敷阻尼被动控制方法相结合,形成主被动控制,控制效果得以增强。总之,本文较系统地分析了多种因素对加筋板结构声辐射特性影响规律,探讨了加筋板结构的低频声辐射主动控制和主被动控制效果,为加筋板结构声辐射控制工作提供一定的理论和技术支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究综述
• 1.2.1 板壳模型研究概况
• 1.2.2 结构声辐射计算方法研究概况
• 1.2.3 结构声辐射控制方法研究概况
• 1.2.4 研究现状评述
• 1.3 课题来源及研究内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 加筋板振动和声辐射基本模型
• 2.1 加筋板振动模型
• 2.1.1 加筋板模型
• 2.1.2 基于一阶剪切变形理论的层合板单元模型
• 2.1.3 偏心处理弯曲梁单元模型
• 2.1.4 加筋板振动数值模拟
• 2.2 平均流作用下的结构声辐射模型
• 2.2.1 声辐射基本理论
• 2.2.2 奇异积分处理
• 2.2.3 薄板声辐射数值模拟
• 2.3 本章小结
• 第三章 加筋板声辐射特性研究
• 3.1 基体面板对结构声辐射特性的影响
• 3.1.1 面板材料参数对结构声辐射的影响
• 3.1.2 面板几何尺寸对结构声辐射的影响[68]
• 3.2 边界条件对结构声辐射特性的影响
• 3.2.1 边界约束方式对结构声辐射特性的影响
• 3.2.2 外部激励位置对结构声辐射特性的影响
• 3.2.3 流体介质对结构声辐射特性的影响
• 3.2.4 流体流速对结构声辐射特性的影响
• 3.3 加强筋对结构声辐射的影响
• 3.3.1 加强筋的间距对结构声辐射的影响
• 3.3.2 加强筋截面惯性矩对结构声辐射的影响
• 3.3.3 混合加筋对结构声辐射的影响
• 3.4 敷设阻尼材料对结构声辐射的影响
• 3.4.1 敷设单层自由阻尼对结构声辐射的影响
• 3.4.2 敷设约束阻尼对结构声辐射的影响
• 3.4.3 复合阻尼对结构声辐射的影响
• 3.5 实验研究
• 3.5.1 实验方法
• 3.5.2 实验结果及分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 加筋板声辐射的压电主动控制初探
• 4.1 压电主动控制模型
• 4.1.1 压电结构基本方程
• 4.1.2 算例分析
• 4.1.3 压电主动控制方法
• 4.2 压电主动控制对结构声辐射的影响
• 4.2.1 结构声辐射主动控制
• 4.2.2 结构声辐射主被动控制
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果