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加筋圆柱壳体及其支撑结构的声振特性研究

作　者: 申华
导　师: 陆金铭
学　校: 江苏科技大学
专　业: 轮机工程
关键词: 振动传递试验加筋圆柱壳体空心方钢质量阻振声学预报基座
分类号: U661.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

带有支撑结构（基座）的加筋圆柱壳体作为水下航行器的简化结构模型，国内外很多学者进行了大量的理论、试验及数值分析研究，而对含有多种基座（壳体上基座、平台上基座及舱壁上基座）的模型比较研究则较少。基座作为安装动力设备在加筋圆柱壳体上的基础，在支撑设备的同时也将振动传递到壳体。基座至壳体的振动传递特性直接影响到壳体的振动和声辐射特性，因此本文通过研究其振动传递特性来指导水下航行器的声学设计性能，具有十分重要的意义。本文的内容主要包括以下几个方面：首先，本文以一个内部带有基座的加筋圆柱壳体作为试验装置，以基座至壳体的振动传递特性为主线，对加筋圆柱壳体进行试验研究和数值分析，将其结果与试验结果进行对比，从而验证数值计算的正确性。在数值计算模型中对基座结构参数和壳体结构参数进行修改，研究其对振动传递特性的影响。其次，在研究刚性质量阻振技术的基础上，发展并设计了一种新型的空心质量阻振结构（空心方钢质量结构），其阻振效果优于实心方钢质量阻振结构。在基座至壳体主要振动传递路径上布设了空心方钢质量阻振结构，对基座至壳体的振动传递路径进行阻振控制。研究结果表明：在不同位置的基座周围布设空心方钢质量阻振带，其阻振效果因基座及其周围的具体结构不同而存在明显的差异。最后，基于有限元/边界元法、统计能量法及混合法等理论，采用VA One软件对加筋圆柱壳体的声辐射进行宽频段分析与预报，研究了壳体参数、基座参数和布设空心方钢质量阻振对壳体声辐射的影响。研究结果表明：增加壳体厚度、基座面板厚度、和布设空心方钢质量阻振都能有效降低基座传递至壳体的振动及辐射噪声。本文通过试验研究和数值分析的方法，研究了不同结构参数下基座至壳体的振动传递规律，分析了质量阻振对振动传递路径的阻振效果，预报了不同参数下的壳体声辐射特性。这对于水下航行器的声学设计具有重要的参考意义。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-19
  1.1 本课题研究的学术背景及实际意义  13-14
  1.2 本课题国内、外研究现状与发展趋势  14-16
  1.3 本文研究内容与方法  16-17
    1.3.1 研究方法  16
    1.3.2 研究内容  16-17
  1.4 本章小结  17-19
第2章加筋圆柱结构的声学理论与研究方法  19-31
  2.1 概述  19
  2.2 加筋圆柱壳体振动理论  19-24
    2.2.1 无限长圆柱壳体的振动方程  19-20
    2.2.2 加筋圆柱壳体的振动方程  20-24
  2.3 加筋圆柱壳体声辐射的数值方法  24-28
    2.3.1 基于边界元的低频辐射噪声分析法  24-26
    2.3.2 基于统计能量的高频辐射噪声分析法  26-28
    2.3.3 FE-SEA 混合分析方法  28
  2.4 本章小结  28-31
第3章加筋圆柱壳体振动传递特性的试验研究  31-43
  3.1 概述  31
  3.2 加筋圆柱壳体振动特性试验  31-36
    3.2.1 加筋圆柱壳体试验装置  31-32
    3.2.2 试验说明  32-33
    3.2.3 模型的支承及激励方式  33-34
    3.2.4 振动传递特性试验方法  34-36
  3.3 振动传递函数试验结果与分析  36-41
  3.4 本章小结  41-43
第4章加筋圆柱壳体振动特性的数值研究  43-57
  4.1 概述  43
  4.2 加筋圆柱壳体数值模型  43-46
    4.2.1 加筋圆柱壳体的有限元模型  43-44
    4.2.2 加筋圆柱壳体的混合模型  44-46
  4.3 加筋圆柱壳体结构的模态振型  46-48
  4.4 振动特性的数值计算结果的试验验证  48-51
  4.5 结构参数对壳体的振动传递的影响分析  51-56
    4.5.1 基座参数对振动传递的影响分析  51-53
    4.5.2 壳体结构参数对振动传递的影响分析  53-55
    4.5.3 不同激励方向对振动传递的影响分析  55-56
  4.6 本章小结  56-57
第5章质量阻振对基座至壳体振动的影响  57-73
  5.1 概述  57
  5.2 质量阻振原理  57-59
    5.2.1 振动波入射刚性阻振质量的透射系数  57-59
    5.2.2 隔振度的定义  59
  5.3 质量阻振算例分析  59-67
    5.3.1 空心方钢阻振的有限元分析  59-63
    5.3.2 在柴油机激励下空心方钢的阻振性能  63-65
    5.3.3 空心方钢阻振效果的量化  65-66
    5.3.4 算例结论  66-67
  5.4 基座至壳体的质量阻振  67-71
    5.4.1 基座 A 的质量阻振  67-68
    5.4.2 基座 B 的质量阻振  68-70
    5.4.3 基座 C 的质量阻振  70-71
  5.5 本章小结  71-73
第6章加筋圆柱壳体水下辐射噪声预报  73-83
  6.1 概述  73
  6.2 加筋圆柱壳体水下辐射噪声模型  73-74
  6.3 加筋圆柱壳体辐射噪声预报  74-81
    6.3.1 壳体参数对壳体辐射噪声的影响  74-76
    6.3.2 基座参数对壳体辐射噪声的影响  76-79
    6.3.3 质量阻振对壳体辐射噪声的影响  79-81
  6.4 本章小结  81-83
全文总结与展望  83-85
  7.1 全文总结  83-84
  7.2 展望  84-85
参考文献  85-89
攻读硕士学位期间发表的学术论文  89-91
致谢  91-92
详细摘要  92-95

加筋圆柱壳体及其支撑结构的声振特性研究

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