船用钢夹层板结构的振动与声问题建模及解法研究

摘要

轻质夹层板壳结构是一种具有多功能的结构。它拥有自重轻，刚度大，抗冲击性能强及耗能散热性能好等诸多优良特性，在许多领域有着广泛的应用。船用聚氨酯—钢夹层板便是其中之一。现今，钢夹层板作为一种新型船用复合材料，已经越来越多的用于现代各类舰船的制造。鉴于广泛和重要的应用，其结构振动和声场的耦合问题也日益受到人们的重视。本文就钢夹层板的振动与声的问题主要做了一下几点研究：
　　1、总结并研究了关于夹层板结构计算的几种经典模型。给出了Reissner型理论，Hoff型理论和杜庆华型理论的特点和基本假定；研究了Hoff型理论推导夹层板静力平衡方程的一般过程；推导出了Reissner型理论下夹层板的振动方程，并求出了钢夹层板的自振频率表达式。最后，通过一个算例并对比ANSYS计算的结果，验证了该模型计算结构自振频率的正确性。
　　2、研究了四边简支钢夹层板的传声特性。利用Reissner型理论得出了夹层板振动方程，建立了声振耦合理论模型，结合流固耦合条件求得了声振耦合系统的控制方程。并将入射声压，反射声压以及透射声压都以简支模态双级数的形式给出，然后再带入声振耦合方程求解。并应用有限元软件验证了该理论的正确性。同时，还研究了入射声压的入射仰角和芯层厚度对钢夹层板传声损失的影响。
　　3、研究了无限大钢夹层板在外力激励下的声辐射特性。建立了均匀流动的水中钢夹层板的声振特性的理论模型。应用对流波动方程和边界条件并考虑均匀流的作用，利用傅立叶波数变换和稳相法，得到了谱位移和辐射声压的解析表达式。并用ANSYS模拟了该过程，计算结果与本文模型的结果较为吻合。最后，研究了均匀流动的流体流速对钢夹层板的声辐射性能的影响。结果表明：增大流体的流速可以降低钢夹层板对远场的声辐射量。

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第1章 绪论

1.1论文的研究背景及意义

1.2夹层板及夹层板声问题的研究现状

1.3本文的主要工作

第2章 钢夹层板的基本理论及振动性能分析

2.1引言

2.2夹层板的三种经典理论

2.3钢夹层板抗弯理论分析

2.4钢夹层板的自由振动分析

2.5算例分析与比较

2.6本章小结

第3章 结构振动与声学的基本理论

3.1引言

3.2结构声学的基本概念与理论

3.3常用的分析结构声问题的方法

3.4船舶的主要噪声来源

3.5本章小结

第4章 钢夹层板的传声特性分析

4.1引言

4.2夹层板结构传声理论模型

4.3传声损失计算结果的收敛性分析

4.4算例分析与结果比较

4.5考虑面层抗弯刚度时的传声损失分析

4.6两个参数对传声损失的影响

4.7本章小结

第5章 钢夹层板的声辐射特性分析

5.1引言

5.2钢夹层板的静态等效法

5.3外部简谐荷载激励下钢夹层板声振问题的力学模型

5.4算例分析与结果比较

5.5均匀流速(马赫数)对声辐射的影响

5.6本章小结

第6章 总结与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文