周期加強(qiáng)薄板聲輻射數(shù)值方法研究.pdf

1、加筋板殼結(jié)構(gòu)在船舶、機(jī)械工程和航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它具有剛度大重量輕、力學(xué)性能良好等特點(diǎn)。加筋薄板結(jié)構(gòu)在流體中受到外部激勵(lì)作用產(chǎn)生的振動(dòng)聲輻射，成為水下噪聲的來源之一，所以目前對水下結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射的研究越來越受到人們的重視。常見的加筋板殼結(jié)構(gòu)有單周期加強(qiáng)筋和雙周期加強(qiáng)筋。加筋可以增強(qiáng)薄板的穩(wěn)定性，同時(shí)在一定頻域內(nèi)能夠降低結(jié)構(gòu)的聲輻射。在目前結(jié)構(gòu)聲輻射的計(jì)算方法中，統(tǒng)計(jì)能量方法和動(dòng)態(tài)剛度陣法用來計(jì)算中高頻段的結(jié)構(gòu)聲輻射，而對于低

2、頻段的計(jì)算，近年來主要采用有限元法、邊界元法和耦合有限元/邊界元方法。
　　 本文運(yùn)用耦合有限元/邊界元方法研究分析了三種周期加強(qiáng)薄板的聲學(xué)性質(zhì)。首先介紹了聲壓、質(zhì)點(diǎn)振速和聲強(qiáng)等基本聲學(xué)量的概念，對聲壓級、聲振速級和聲強(qiáng)級做了簡要闡述。然后建立了三種耦合結(jié)構(gòu)的有限元模型，分別為薄板與梁耦合結(jié)構(gòu)、薄板與方形塊狀實(shí)體耦合結(jié)構(gòu)和薄板與回字形實(shí)體耦合結(jié)構(gòu)。這三種加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在薄板上均為雙周期分布，其中薄板與梁耦合結(jié)構(gòu)即為常見的雙周期加筋薄板

3、。通過有限元分析軟件ANSYS對三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行單元屬性配置及網(wǎng)格劃分。接著對邊界元方法在結(jié)構(gòu)聲學(xué)中的計(jì)算做了詳細(xì)的介紹。重點(diǎn)推導(dǎo)了基于表面Rayleigh積分方程，并對其進(jìn)行離散化，得出輻射聲壓的求解表達(dá)式。針對邊界積分方程離散后出現(xiàn)的奇異積分性，采用退化單元來消除，對于非唯一性問題和多頻計(jì)算問題的解決采用SECHIEF方法。在分析邊界元方法與有限元方法的耦合理論基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)一聲場的耦合方程進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了流體中結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲壓級、聲