加強(qiáng)筋對(duì)板類工程結(jié)構(gòu)振聲響應(yīng)特性的影響及應(yīng)用研究.pdf

1、筋板結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、剛度大、抗沖擊性良好等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用于汽車、高鐵、船舶及航空航天器等艙室結(jié)構(gòu)。但筋板結(jié)構(gòu)在外部激勵(lì)下易產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲，嚴(yán)重影響了交通工具艙室內(nèi)外的舒適性。為了解決這一問題，眾多學(xué)者運(yùn)用理論、仿真及實(shí)驗(yàn)等分析方法，對(duì)筋板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)聲學(xué)特性進(jìn)行了大量的研究并取得了豐碩的成果。但現(xiàn)有研究的重點(diǎn)多集中于研究方法對(duì)于其振聲響應(yīng)特性預(yù)測(cè)的有效性和準(zhǔn)確性，而對(duì)筋板參數(shù)變化所引起的振聲特性變化規(guī)律缺乏總結(jié)，尤其是缺乏加強(qiáng)筋對(duì)

2、于筋板結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性及聲輻射特性影響規(guī)律的對(duì)比分析研究。同時(shí)，對(duì)于加強(qiáng)筋數(shù)目較多、結(jié)構(gòu)尺寸較大的筋板結(jié)構(gòu)，振聲分析耗時(shí)長的問題仍然存在。
　　針對(duì)以上問題，本文首先總結(jié)了梁、板在非耦合狀態(tài)下振動(dòng)及聲輻射特性的基本理論，以歐拉梁及簡支薄板為例，分別推導(dǎo)了梁、板結(jié)構(gòu)在點(diǎn)激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)，并通過解析結(jié)果與有限元結(jié)果的對(duì)比分析，對(duì)數(shù)例模型進(jìn)行了驗(yàn)證。進(jìn)而結(jié)合振動(dòng)體表面聲輻射計(jì)算方法，給出了梁、板結(jié)構(gòu)聲輻射模態(tài)及聲輻射效率的分析方法，并重點(diǎn)比

3、較了各階振型下聲輻射模態(tài)的異同。
　　以此為基礎(chǔ)，利用子結(jié)構(gòu)的傳遞矩陣法，將加強(qiáng)筋及平板的振動(dòng)視為模態(tài)疊加的形式，根據(jù)筋板連接位置處力及位移的連續(xù)性，給出了不同連接條件下，筋板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性理論計(jì)算方法及有限元證明。重點(diǎn)討論了加強(qiáng)筋參數(shù)變化對(duì)筋板結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響。同時(shí)，針對(duì)多筋結(jié)構(gòu)計(jì)算耗時(shí)長的問題，提出了振動(dòng)響應(yīng)簡化計(jì)算的方法。通過討論加強(qiáng)筋間距、筋板間連接點(diǎn)數(shù)目、筋板間動(dòng)態(tài)特性差異以及激勵(lì)點(diǎn)位置對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響，對(duì)簡化計(jì)算的適

4、用條件及精度誤差進(jìn)行了分析。
　　在筋板結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的基礎(chǔ)上，本文給出了筋板結(jié)構(gòu)輻射聲功率及聲輻射效率計(jì)算方法，重點(diǎn)討論了加強(qiáng)筋參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)表面速度、輻射聲功率及聲輻射效率的影響。對(duì)比了加強(qiáng)筋參數(shù)變化對(duì)筋板組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)及聲學(xué)特性影響規(guī)律的異同。最后，在筋板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)及聲學(xué)實(shí)驗(yàn)中，使用了直接測(cè)量法及半解析方法獲得輻射聲功率。通過對(duì)比兩種方法，證明了由結(jié)構(gòu)表面速度獲得輻射聲功率的可行性，驗(yàn)證了理論推導(dǎo)中加強(qiáng)筋參數(shù)變化的分析結(jié)果。

5、r>　　對(duì)筋板結(jié)構(gòu)模型的數(shù)例仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:振動(dòng)方面，相比于加強(qiáng)筋的質(zhì)量變化，其剛度變化對(duì)固有頻率的影響更為復(fù)雜且對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響更為明顯。同時(shí)，加強(qiáng)筋與激勵(lì)點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)整體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)影響顯著。通常情況下，激勵(lì)靠近加強(qiáng)筋時(shí)，筋板結(jié)構(gòu)的均方速度更小。對(duì)于簡化計(jì)算的精度，筋板間動(dòng)態(tài)特性差異、耦合強(qiáng)度及分析頻率的影響占主導(dǎo)地位，且隨著激勵(lì)點(diǎn)位置的不同，其影響也有所差異:當(dāng)激勵(lì)位于加強(qiáng)筋上時(shí)，筋板間動(dòng)態(tài)特性差異越大，誤差越小;