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L型板—声腔系统动力学特性分析及实验研究

作　者: 郭旗
导　师: 杨铁军
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 动力工程
关键词: L型板声腔耦合系统实验研究
分类号: U661.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 12次
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内容摘要

本文以L型板-声腔系统为研究对象，采用改进傅立叶级数方法给出结构振动位移表达式和声腔内声压分布函数，结合瑞利-里兹求解步骤，得到耦合系统的自由振动和强迫振动矩阵表达式。首先，对L型板-声腔系统进行自由振动和强迫振动建模，通过改进二维傅立叶级数给出任意弹性边界条件下弹性板结构的弯曲振动和面内振动位移表达式，采用改进三维傅利叶级数给出声腔内的声压分布函数。声腔内的声压分布函数通过模型中各种边界条件全部为任意刚度系数弹性支撑，在结构连接处，通过引入沿公共边界一致(或函数)分布的四类耦合弹簧，完整考虑了弯矩、横向简力、面内纵向力和面内剪切力等四种耦合效应，通过将它们设置为不同刚度系数能够实现任意耦合条件，所有未知展开系数通过L型板结构系统和声腔系统的能量变分原理描述并结合瑞利-里兹法来进行求解。利用Matlab语言编程求解出L型板-声腔系统的模态特性以及系统的频率响应特性，将所得结果与Ansys仿真结果进行对比分析，结果表明两种计算方法得出的前20阶固有频率误差不超过1.5%，前6阶模态振型吻合良好，说明本文所用分析方法的准确性。同时将两种计算方法所得出的L型板表面振动速度和声腔内声压响应曲线进行对比，可以看出两种曲线吻和良好，说明本文方法在预报结构表面振动速度和腔内声压响应方面同样具有令人满意的表现。最后搭建L型板-声腔系统实验台架，采用锤击法测量系统的固有频率，并测得L型板上选定点的振动速度响应和声腔内一点的声压分布函数，将实验结果与本文方法计算结果进行对比，验证了本方法的正确性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
  1.3 本文的工作  14-16
第2章任意边界条件下弹性板结构-声腔耦合系统模态特性分析  16-38
  2.1 L 型耦合板-声腔系统自由振动理论分析  17-24
    2.1.1 结构振动与封闭声场分布函数的级数表示  17-21
    2.1.2 L 型耦合板结构与声腔系统拉格朗日函数  21-24
  2.2 耦合系统方程求解  24-26
  2.3 数值结果与分析  26-36
  2.4 本章小结  36-38
第3章任意边界条件下 L 型板-声腔耦合系统动力学特性分析  38-58
  3.1 模型描述  38-40
  3.2 任意边界条件下 L 型板-声腔系统强迫振动建模  40-42
  3.3 数值计算与分析  42-56
  3.4 本章小结  56-58
第4章 L 型板-声腔系统模态特性及频率响应分析  58-63
  4.1 模型描述  58
  4.2 声腔的存在对 L 型板的影响  58-60
  4.3 耦合边界弹簧刚度对系统的影响  60-61
  4.4 非耦合边界弹簧刚度对系统的影响  61-62
  4.5 本章小结  62-63
第5章 L 型板-声腔系统相关实验研究  63-68
  5.1 实验台架介绍  63-64
    5.1.1 L 型弹性耦合板结构介绍  63-64
    5.1.2 有机玻璃箱结构介绍  64
  5.2 L 型板-声腔耦合系统实验  64-67
  5.3 本章小结  67-68
结论与展望  68-70
参考文献  70-75
致谢  75

L型板—声腔系统动力学特性分析及实验研究

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