圆柱壳耦合结构声振特性及主动控制仿真研究

摘要

圆柱壳体结构广泛应用于工程实际中,其在受到内部机械激励作用下,通常会产生强烈的振动以及很大的噪声,这些振动与噪声并不为人们所接受,因此对圆柱壳结构声振特性的研究和对结构振动噪声控制问题的研究极为重要。虽然国内外对于圆柱壳结构振动声辐射的研究已经很多,且对振动声辐射控制的研究也做了很多的工作,然而这些仍然不能满足人们对其的要求,因此对于如何有效降低圆柱壳结构的振动及其向外辐射的噪声依旧是广大学者的研究热点。本文主要针对两端简支的加肋圆柱壳及壳体与隔振系统耦合结构的振动声辐射特性以及其主动控制问题进行了研究。
　　论文首先以两端简支的有限长弹性圆柱壳为研究对象,对声辐射模态理论进行了推导,并基于声辐射模态理论推导了圆柱壳结构的远场声辐射,对远场声辐射模态及对应的辐射效率进行了详细的分析,并对圆柱壳结构的声辐射特性进行了分析。
　　其次以两端简支的有限长加肋圆柱壳为研究对象,推导了加肋圆柱壳结构的振动方程,对加肋圆柱壳的声辐射模态进行了分析,并将环肋个数以及尺寸变化对壳体振动声辐射特性的影响进行了分析,且基于辐射模态理论对加肋圆柱壳的声辐射特性进行了研究。
　　为了使得加肋圆柱壳的振动声辐射得到更好的控制,本文在对上述加肋圆柱壳声振特性研究的基础上建立了加肋圆柱壳体和被动隔振结构的耦合系统数学模型。基于功率流理论对由被动隔振系统传入加肋圆柱壳结构的功率流进行了推导,并对加肋圆柱壳体和被动隔振结构耦合系统的功率流特性进行了数值仿真分析,考虑了系统不同动态特性参数对隔振功率流的影响。
　　基于壳体和被动隔振结构的耦合系统建立了加肋圆柱壳主动隔振的数学模型。最后基于声辐射模态理论,对加肋圆柱壳的最优控制力进行了推导,并对主动作动器的最优控制力也进行了推导,通过不同的控制策略控制两种系统的辐射声功率,并对它们进行了分析研究。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 圆柱壳振动声辐射研究概况

1.3 声辐射模态研究概况

1.4 主、被动隔振技术的研究与发展

1.5 功率流方法的研究现状和进展

1.6 本课题研究的主要内容

第2章 圆柱壳声辐射模态理论推导与分析

2.1 声辐射模态理论

2.2 圆柱壳远场辐射

2.3 数值仿真与分析

2.4 本章小结

第3章 加肋圆柱壳振动与声辐射特性分析

3.1 加肋圆柱壳振动与声辐射理论推导

3.2 壳体结构表面均方振速

3.3 壳体辐射声功率

3.4 数值仿真与结果分析

3.5 本章小结

第4章 加肋壳体和隔振结构耦合系统动力学建模

4.1 隔振系统模型

4.2 刚体

4.3 薄圆柱壳

4.4 耦合系统运动方程的求解

4.5 模型验证

4.6 本章小结

第5章 耦合系统功率流特性分析

5.1 功率流理论推导

5.2 传递到薄壳上的功率流

5.3 耦合系统相关参数

5.4 系统固有频率分析

5.5 耦合系统功率流结果分析

5.6 本章小结

第6章 耦合系统的主动控制仿真研究

6.1 耦合系统主动隔振

6.2 加肋圆柱壳有源控制模型

6.3 数值仿真与分析

6.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢