厚圓柱殼的振動(dòng)分析及阻尼減振效果的研究與應(yīng)用.pdf

1、潛艇是海軍的重要組成部分，但潛艇噪聲過大會增大被發(fā)現(xiàn)的幾率，從而使自身的生存受到威脅。研究表明輻射噪聲很大部分來自機(jī)械噪聲，這類噪聲來源于傳動(dòng)裝置工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，并通過艇體向水流場中輻射噪聲，因此抑制艇體的振動(dòng)對降低潛艇噪聲具有很大作用。目前，對機(jī)械噪聲控制主要是采用隔振方法，艇體近似成圓柱殼后的振動(dòng)分析也大都采用薄殼力學(xué)模型，鑒于厚圓柱殼分析與薄殼的明顯不同，本文主要研究了厚殼體振動(dòng)模型以及阻尼對抑制厚圓柱殼振動(dòng)和減弱圓柱殼輻射聲場

2、的作用。
　　分析柱坐標(biāo)系下任一厚圓柱殼體單元的三向應(yīng)力狀態(tài)，考慮薄殼中忽略的沿厚度方向，即R方向變化的正應(yīng)力和剪切應(yīng)變，推導(dǎo)厚殼體中任一單元點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程和振動(dòng)狀態(tài)方程；根據(jù)邊界條件求解殼體的模態(tài)參數(shù)，并利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該理論的有效性，為厚殼體的振動(dòng)預(yù)報(bào)提供理論依據(jù)。
　　基于模態(tài)應(yīng)變能法求得敷設(shè)自由阻尼的單層圓柱殼體和擁有約束阻尼層的“三明治”圓柱殼體的前十階模態(tài)阻尼比，分別考察了兩種阻尼形式下阻尼材料的損耗因子和相對剛度以及阻

3、尼層的厚度比和鋪層角對整體結(jié)構(gòu)模態(tài)阻尼比的影響，得出圓柱殼體結(jié)構(gòu)中阻尼層各因素對整體結(jié)構(gòu)振動(dòng)性能的影響規(guī)律。
　　通過比較常用減振效果衡量指標(biāo)，確定了振級落差目標(biāo)函數(shù)，以影響阻尼減振效果的各因素為設(shè)計(jì)變量，對含有約束阻尼層的無限長圓柱殼體進(jìn)行了阻尼減振效果的優(yōu)化，確定了“三明治”結(jié)構(gòu)無限長圓柱殼體在振級落差取最小值時(shí)的阻尼層參數(shù)取值；對于有限長實(shí)心軸或殼體的軸向振動(dòng)，采用改變截面半徑并敷設(shè)自由阻尼的方式來抑制軸向振動(dòng)，考察了這種結(jié)

4、構(gòu)在不同的小端半徑和軸向高度下阻尼材料對軸向振動(dòng)的抑制效果。
　　建立了實(shí)際潛艇的模型，分析了潛艇的模態(tài)；以加速度振源模擬潛艇傳動(dòng)裝置對艇體的激勵(lì)，考察了在加速度振源下潛艇的輻射聲場；分析了潛艇各板塊對流場中某點(diǎn)聲壓的板塊貢獻(xiàn)量；對構(gòu)成艇體的板塊賦予“三明治”結(jié)構(gòu)屬性，求得在同樣的振源下潛艇的輻射聲場，對比同一響應(yīng)點(diǎn)在單層殼和復(fù)合殼兩種屬性下的響應(yīng)聲壓，得出阻尼材料在降低潛艇輻射聲場中的作用。通過對比分析，可以看出用阻尼的方式抑制