復雜邊界條件圓柱殼耦合結構動力學特性及聲輻射研究.pdf

1、建立振源、柔性基礎、振動能量傳遞途徑以及結構聲輻射之間的內在聯(lián)系，是揭示結構系統(tǒng)振-聲機理和控制機理的必經(jīng)之路，也是實現(xiàn)振動有效隔離、結構系統(tǒng)低噪聲設計的重要理論依據(jù)。對結構動力學和聲輻射系統(tǒng)進行準確建模是深入開展理論研究的關鍵所在。本文結合實際物理系統(tǒng)中存在的多種激擾力類型，復雜多變的柔性基礎邊界條件、子結構連接條件，隔振器的各種布置形式等，建立了彈性板-圓柱殼耦合結構柔性基礎隔振系統(tǒng)及其聲輻射的分析模型。本文針對復雜邊界條件下圓柱殼

2、耦合結構系統(tǒng)動力學及聲輻射問題開展如下工作：
　　針對現(xiàn)有的解析方法求解圓柱殼結構振動的缺陷，尤其是邊界條件的困擾，例如，僅經(jīng)典的同性邊界就存在136種。本文建立的彈性約束邊界條件下的圓柱殼結構振動分析模型，可適應任意邊界條件。在充分考慮圓柱殼結構中彎曲波、扭轉波和縱向波之間的耦合關系條件下，采用二維改進傅立葉級數(shù)法對圓柱殼三個方向的位移函數(shù)進行統(tǒng)一描述，使其同時滿足圓柱殼結構振動的控制微分方程和邊界約束方程，推導過程沒做任何簡化

3、和近似處理，最終借助瑞利-里茲法獲得系統(tǒng)方程的解。本文對于圓柱殼結構振動的求解，只需調節(jié)邊界上支撐彈簧的剛度值即可適應各類邊界條件，而不需要重新推導和執(zhí)行新的求解程序。此外，本文建立的彈性邊界約束圓柱殼結構模型便于分析邊界條件對于結構動力學特性的影響。通過與相關文獻給出的結果以及有限元計算結果進行比較，驗證了本文計算方法的正確性和優(yōu)越性。
　　構建復雜邊界條件/耦合條件下彈性板-圓柱殼耦合結構的振動分析模型,采用復合的二維改進傅立

4、葉級數(shù)方法對彈性板和圓柱殼結構的六種位移函數(shù)同時進行描述，并分別對各自的外在邊界和二者之間的耦合邊界進行建模。耦合邊界通過設置四類耦合彈簧約束模擬結構之間各類耦合效應，應用哈密頓原理從能量的角度推導出板殼耦合結構系統(tǒng)的特征方程。將本文計算方法獲得的結果與有限元結果進行對比，驗證本文模型的有效性。在此基礎上，對彈性板-圓柱殼耦合結構的強迫響應和功率流傳遞特性進行分析。兼顧板殼耦合結構振動響應和力兩方面的信息，應用結構強度分析技術，弄清板殼

5、耦合結構中振動能量的分布和傳輸情況，并深入探討多種耦合條件、耦合位置以及其它結構參數(shù)對板殼耦合結構功率流傳輸特性的影響，揭示從彈性板到圓柱殼結構功率流傳輸?shù)奈锢肀举|。
　　提出一種剛體理論與改進傅立葉級數(shù)相結合的方法，建立任意邊界條件/耦合條件下彈性板-圓柱殼耦合結構的單層和雙層隔振模型，開展圓柱殼耦合結構的柔性基礎隔振研究，結合船舶工程領域輪機設計中存在的實際問題開展了隔振系統(tǒng)中各結構參數(shù)的靈敏度分析，綜合考察彈性板-圓柱殼耦合

6、結構柔性基礎的邊界條件、耦合邊連接條件以及激勵力類型和隔振器的安裝位置對隔振系統(tǒng)中功率流傳輸?shù)挠绊憽２捎们梆伩刂品绞竭M行隔振系統(tǒng)的主動控制仿真研究，以從振動機械傳遞到柔性支撐基礎的功率流最小化來確立最優(yōu)的前饋主動控制策略，對不同形式激振力或力矩下隔振系統(tǒng)的被動和主動隔振效果作全面比較和分析。
　　建立板殼耦合結構柔性基礎隔振系統(tǒng)的聲輻射分析模型。通過對圓柱殼聲輻射模態(tài)的推導，建立起圓柱殼結構表面振動與空間聲場的數(shù)學物理關系，從聲輻

7、射模態(tài)的角度開展彈性板-圓柱殼耦合結構系統(tǒng)的聲輻射特性研究和機理探索。并深入地考察激擾源的作用形式，作動器的作用位置、數(shù)目和形式對整個隔振系統(tǒng)通過圓柱殼體向外聲輻射的影響，以柔性基礎隔振系統(tǒng)通過殼體向外的輻射聲功率作為整個系統(tǒng)隔振性能和聲學性能的評價目標，進而確立相應的控制策略，從而為柔性基礎隔振系統(tǒng)的隔振設計和聲學設計提供新的思路和有效的技術手段。
　　最后，搭建了相關的實驗臺架，對圓柱殼結構以及板殼耦合結構的動力學特性開展了相