水下艙段振動噪聲及復(fù)合材料基座對其影響研究.pdf

1、目前，艦船的振動噪聲性能正得到越來越多的重視。長時間的振動，尤其是共振，很容易導(dǎo)致艦船結(jié)構(gòu)和設(shè)備的破壞。同時，艙室和工作區(qū)域的振動與噪聲會使人感到疲倦和煩躁，甚至對工作人員產(chǎn)生永久性傷害。在軍事對抗上，振動噪聲對雷達(dá)和聲吶的影響更是巨大，水下聲輻射的大小將直接影響雙方偵查范圍的大小。因此在艦船的制造過程中需要特別重視艦船的振動噪聲性能。復(fù)合材料是一種力學(xué)性能優(yōu)良、減振性能優(yōu)秀、比強(qiáng)度高、比模量高、抗沖擊、抗疲勞的新型材料，基于這些優(yōu)點(diǎn)，

2、將復(fù)合材料應(yīng)用在基座結(jié)構(gòu)，對提升艦船的減振技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以帶有基座結(jié)構(gòu)的水下艙段為研究對象。首先采用有限元方法進(jìn)行了無水層艙段的模態(tài)分析和頻率響應(yīng)分析；同時基于流固耦合有限元方法，研究了不同厚度水層下艙段各結(jié)構(gòu)的振動特性；并且通過無限元方法，分析了無界水域中艙段各結(jié)構(gòu)的振動特性；并將以上計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比研究。然后基于邊界元法和 Helmholtz積分方程，通過Fortran和Python語言編譯程序，采用數(shù)值計(jì)

3、算方法求解了艙段的遠(yuǎn)場聲輻射，并將計(jì)算結(jié)果與Actran軟件仿真結(jié)果進(jìn)行了對比研究。最后基于經(jīng)典層合板理論建立了帶有復(fù)合材料基座的艙段有限元模型，研究了復(fù)合材料層合板不同應(yīng)用和不同厚度比下的振動特性，并與之前的振動結(jié)果進(jìn)行對比研究。
　　通過以上工作，得到了以下結(jié)論：
　?。?）水下艙段附加水層后振動均有一定程度的降低，并且降低程度與水層厚度有關(guān)；有限水層和無限水層下的計(jì)算結(jié)果較為一致；無界水域下的振動計(jì)算更為真實(shí)，但效率較

4、低；0.4m水層的計(jì)算結(jié)果最接近無限水層。
　?。?）水下艙段的遠(yuǎn)場聲輻射在0~100Hz逐漸升高，達(dá)到100Hz后趨于穩(wěn)定；程序計(jì)算結(jié)果與有限元/邊界元結(jié)果是一致的，程序是可行的。
　?。?）復(fù)合材料在基座面板的應(yīng)用對減振最為有利，而復(fù)合材料在基座整體的應(yīng)用效果最差；相比于其他運(yùn)用情況，復(fù)合材料應(yīng)用在面板時，邊界層和夾芯層的厚度比為2:1較好，應(yīng)用在腹板和肘板時，厚度比為1:1較好。總體來說，復(fù)合材料基座有利于抑制艙段振動