水下加肋非圓柱殼共振響應(yīng)的建模、解法和聲特性分析.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文水下加肋非圓柱殼共振響應(yīng)的建模、解法和聲特性分析姓名：向宇申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：固體力學(xué)指導(dǎo)教師：黃玉盈20030630華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文問(wèn)題的快速算法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，利用疊加原理和最小二乘法，提出了在諧激勵(lì)作用下求解二維結(jié)構(gòu)——聲禍合問(wèn)題的一種半解析、半數(shù)值方法。計(jì)算和討論了二維非圓彈性環(huán)在外激勵(lì)力作用下的聲輻射和二維非圓彈性環(huán)在入射平面聲波激勵(lì)下的聲散射問(wèn)題。文中導(dǎo)出了系統(tǒng)的一階非齊次運(yùn)動(dòng)微分方程組，它

2、用齊次擴(kuò)容精細(xì)積分法求解十分方便，采用上述的快速算法建立了輻射和散射聲壓表達(dá)式。由于該方法不需要交錯(cuò)迭代，因而提高了計(jì)算效率和精度。通過(guò)大量數(shù)值計(jì)算研究7不同形狀的二維非匱彈性環(huán)對(duì)輻射聲壓和散射聲壓的影響，結(jié)果表明該方法比通常采用的FB—BE混合法更為有效，它也是下面分析有縱肋和縱向內(nèi)板加強(qiáng)的E圓柱殼結(jié)構(gòu)——聲耦合問(wèn)題的基礎(chǔ)。(6)針對(duì)水下無(wú)限長(zhǎng)加肋非圓柱殼聲輻射和聲散射問(wèn)題提出了一種有效的半解析、半數(shù)值方法，其中包括縱肋和縱向內(nèi)板兩種

3、加強(qiáng)形式。文中首先借助Fourier積分變換(輻射闖題)或平面聲波變挾(散射問(wèn)題)沿周向坐標(biāo)方向分別導(dǎo)出了這兩種加強(qiáng)方式下非圓柱殼的一階狀態(tài)微分方程組以及連接處縱肋和內(nèi)板對(duì)非圓柱殼狀態(tài)向量的變換矩陣(點(diǎn)矩陣)，然后用齊次擴(kuò)容精細(xì)積分法黎傳遞矩陣法求解，分析中網(wǎng)對(duì)考慮了如強(qiáng)構(gòu)件與非圓柱殼之間存在法向、切向、周向反力以及繞縱軸方向反彎矩等多種相互作用。對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲壓，本文利用Hankel函數(shù)的漸近表達(dá)式和穩(wěn)相法首次導(dǎo)出了用虛擬邊界積分法表

4、示的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲壓的解析表達(dá)式。數(shù)值結(jié)果表明：縱肋在低頻段對(duì)非圓柱殼聲輻射和散射的影響不很明顯，而當(dāng)激勵(lì)頻率高于某些值時(shí)縱肋對(duì)輻射和散射聲壓有較大的影響，且隨著肋骨數(shù)量以及橫截面尺寸的增大，共振峰值點(diǎn)向低頻方向移動(dòng)。在較高頻段時(shí)僅考慮法向反力的計(jì)算結(jié)果有時(shí)誤差可達(dá)20dB左右因此這時(shí)必須考慮多軍孛反力作用的影響。另外，對(duì)內(nèi)板加強(qiáng)的菲圓柱殼，由子內(nèi)板的不均勻反力作用明顯增加了非圓柱殼輻射聲壓譜的復(fù)雜性，其拭振峰值振蕩更加劇烈，共振頻率點(diǎn)明顯