加強筋對板類工程結構振聲響應特性的影響及應用研究.pdf

1、筋板結構具有質(zhì)量輕、剛度大、抗沖擊性良好等優(yōu)點，因此被廣泛地應用于汽車、高鐵、船舶及航空航天器等艙室結構。但筋板結構在外部激勵下易產(chǎn)生振動與噪聲，嚴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，眾多學者運用理論、仿真及實驗等分析方法，對筋板結構的振動聲學特性進行了大量的研究并取得了豐碩的成果。但現(xiàn)有研究的重點多集中于研究方法對于其振聲響應特性預測的有效性和準確性，而對筋板參數(shù)變化所引起的振聲特性變化規(guī)律缺乏總結，尤其是缺乏加強筋對

2、于筋板結構振動特性及聲輻射特性影響規(guī)律的對比分析研究。同時，對于加強筋數(shù)目較多、結構尺寸較大的筋板結構，振聲分析耗時長的問題仍然存在。
　　針對以上問題，本文首先總結了梁、板在非耦合狀態(tài)下振動及聲輻射特性的基本理論，以歐拉梁及簡支薄板為例，分別推導了梁、板結構在點激勵下的振動響應，并通過解析結果與有限元結果的對比分析，對數(shù)例模型進行了驗證。進而結合振動體表面聲輻射計算方法，給出了梁、板結構聲輻射模態(tài)及聲輻射效率的分析方法，并重點比

3、較了各階振型下聲輻射模態(tài)的異同。
　　以此為基礎，利用子結構的傳遞矩陣法，將加強筋及平板的振動視為模態(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，筋板結構的振動特性理論計算方法及有限元證明。重點討論了加強筋參數(shù)變化對筋板結構振動特性的影響。同時，針對多筋結構計算耗時長的問題，提出了振動響應簡化計算的方法。通過討論加強筋間距、筋板間連接點數(shù)目、筋板間動態(tài)特性差異以及激勵點位置對振動響應的影響，對簡化計算的適

4、用條件及精度誤差進行了分析。
　　在筋板結構振動響應的基礎上，本文給出了筋板結構輻射聲功率及聲輻射效率計算方法，重點討論了加強筋參數(shù)變化對結構表面速度、輻射聲功率及聲輻射效率的影響。對比了加強筋參數(shù)變化對筋板組合結構振動及聲學特性影響規(guī)律的異同。最后，在筋板結構的振動及聲學實驗中，使用了直接測量法及半解析方法獲得輻射聲功率。通過對比兩種方法，證明了由結構表面速度獲得輻射聲功率的可行性，驗證了理論推導中加強筋參數(shù)變化的分析結果。

5、r>　　對筋板結構模型的數(shù)例仿真及實驗結果表明:振動方面，相比于加強筋的質(zhì)量變化，其剛度變化對固有頻率的影響更為復雜且對振動響應的影響更為明顯。同時，加強筋與激勵點之間的相對位置關系對整體結構的振動響應影響顯著。通常情況下，激勵靠近加強筋時，筋板結構的均方速度更小。對于簡化計算的精度，筋板間動態(tài)特性差異、耦合強度及分析頻率的影響占主導地位，且隨著激勵點位置的不同，其影響也有所差異:當激勵位于加強筋上時，筋板間動態(tài)特性差異越大，誤差越小;