随机力激励下有限弹性结构振动与声辐射研究

摘要

本文基于有限元和边界元方法，利用有限元软件ANSYS和边界元软件SYSNOISE解决结构随机力激励问题。通过对有限长弹性圆柱壳随机力激励下结构振动和声辐射特性进行分析，提出了处理不同声场条件下结构受随机力激励声场响应的数值计算方法。主要分析内容和方法有： 1、使用ANSYS进行结构响应的功率谱密度分析。通过ANSYS软件建立数值计算模型，进而利用软件的动力学分析能力处理结构的随机激励振动响应问题。 2、使用SYSNOISE研究结构在无限域中受随机力激励下流体与结构的耦合振动。首先研究弹性结构体在水下模态，接着计算结构不同部位受随机力激励下的结构法向位移，分析其辐射声场中的声压分布，得到声场特性。 3、基于结构—声响应系统下的随机激励分析。建立了随机力激励下的结构—声响应系统关系。根据该随机振动的响应理论，通过随机力激励下的输入与输出间的传递关系，对随机力激励下的结构声辐射问题进行模拟。 本文解决了不同声场条件下的随机力输入问题，使仿真分析更接近工程实际，也对水下复杂弹性结构随机噪声预报研究具有一定意义。

目录

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第1章绪论

1.1论文背景

1.2水下弹性结构声辐射研究综述

1.2.1圆柱壳和流体介质的耦合振动研究

1.2.2水下结构声辐射的数值方法

1.2.3结构噪声预报方法

1.3本文的研究内容及方法

第2章随机力作用下的结构声辐射基本理论

2.1有限元法计算结构与流体耦合的基本理论

2.2边界元法计算辐射声场的基本理论

2.3随机力作用下结构的振动响应理论

2.3.1随机问题的基本概念

2.3.2随机力作用下结构响应的自相关和互相关

2.4本章小结

第3章随机激励在ANSYS中的计算与分析

3.1结构在ANSYS中的模态分析

3.1.1有限长结构的数值计算模型

3.1.2模型收敛性验证

3.1.3有限长结构的模态分析

3.2结构在ANSYS中的随机激励分析

3.2.1有限长结构的谱分析过程

3.2.2通用后处理器中的结果分析

3.2.3时间历程后处理器中的结果分析

3.3本章小结

第4章随机激励在SYSNOISE中的计算与分析

4.1结构在SYSNOISE中的耦合模态分析

4.1.1结构的数值计算模型

4.1.2结构的干模态计算

4.1.3结构的湿模态计算

4.2结构在SYSNOISE中的随机激励分析

4.2.1有限元结构+间接边界元流体的随机分析过程

4.2.2法向位移结果

4.2.3近场声压结果

4.2.4远场指向性分布

4.3本章小结

第5章基于结构—声响应系统下的随机激励分析

5.1随机力激励下的结构—声响应系统

5.1.1系统的时—频域响应变换

5.1.2随机力作用下的结构—声系统响应过程

5.2随机激励的仿真分析

5.2.1算例模型

5.2.2声压响应函数的计算

5.2.3随机激励下的声场响应

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢