本文關(guān)鍵詞：加強(qiáng)筋對(duì)板類工程結(jié)構(gòu)振聲響應(yīng)特性的影響及應(yīng)用研究

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【摘要】：筋板結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、剛度大、抗沖擊性良好等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛地應(yīng)用于汽車、高鐵、船舶及航空航天器等艙室結(jié)構(gòu)。但筋板結(jié)構(gòu)在外部激勵(lì)下易產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲,嚴(yán)重影響了交通工具艙室內(nèi)外的舒適性。為了解決這一問(wèn)題,眾多學(xué)者運(yùn)用理論、仿真及實(shí)驗(yàn)等分析方法,對(duì)筋板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)聲學(xué)特性進(jìn)行了大量的研究并取得了豐碩的成果。但現(xiàn)有研究的重點(diǎn)多集中于研究方法對(duì)于其振聲響應(yīng)特性預(yù)測(cè)的有效性和準(zhǔn)確性,而對(duì)筋板參數(shù)變化所引起的振聲特性變化規(guī)律缺乏總結(jié),尤其是缺乏加強(qiáng)筋對(duì)于筋板結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性及聲輻射特性影響規(guī)律的對(duì)比分析研究。同時(shí),對(duì)于加強(qiáng)筋數(shù)目較多、結(jié)構(gòu)尺寸較大的筋板結(jié)構(gòu),振聲分析耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題仍然存在。針對(duì)以上問(wèn)題,本文首先總結(jié)了梁、板在非耦合狀態(tài)下振動(dòng)及聲輻射特性的基本理論,以歐拉梁及簡(jiǎn)支薄板為例,分別推導(dǎo)了梁、板結(jié)構(gòu)在點(diǎn)激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng),并通過(guò)解析結(jié)果與有限元結(jié)果的對(duì)比分析,對(duì)數(shù)例模型進(jìn)行了驗(yàn)證。進(jìn)而結(jié)合振動(dòng)體表面聲輻射計(jì)算方法,給出了梁、板結(jié)構(gòu)聲輻射模態(tài)及聲輻射效率的分析方法,并重點(diǎn)比較了各階振型下聲輻射模態(tài)的異同。以此為基礎(chǔ),利用子結(jié)構(gòu)的傳遞矩陣法,將加強(qiáng)筋及平板的振動(dòng)視為模態(tài)疊加的形式,根據(jù)筋板連接位置處力及位移的連續(xù)性,給出了不同連接條件下,筋板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性理論計(jì)算方法及有限元證明。重點(diǎn)討論了加強(qiáng)筋參數(shù)變化對(duì)筋板結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響。同時(shí),針對(duì)多筋結(jié)構(gòu)計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題,提出了振動(dòng)響應(yīng)簡(jiǎn)化計(jì)算的方法。通過(guò)討論加強(qiáng)筋間距、筋板間連接點(diǎn)數(shù)目、筋板間動(dòng)態(tài)特性差異以及激勵(lì)點(diǎn)位置對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響,對(duì)簡(jiǎn)化計(jì)算的適用條件及精度誤差進(jìn)行了分析。在筋板結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的基礎(chǔ)上,本文給出了筋板結(jié)構(gòu)輻射聲功率及聲輻射效率計(jì)算方法,重點(diǎn)討論了加強(qiáng)筋參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)表面速度、輻射聲功率及聲輻射效率的影響。對(duì)比了加強(qiáng)筋參數(shù)變化對(duì)筋板組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)及聲學(xué)特性影響規(guī)律的異同。最后,在筋板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)及聲學(xué)實(shí)驗(yàn)中,使用了直接測(cè)量法及半解析方法獲得輻射聲功率。通過(guò)對(duì)比兩種方法,證明了由結(jié)構(gòu)表面速度獲得輻射聲功率的可行性,驗(yàn)證了理論推導(dǎo)中加強(qiáng)筋參數(shù)變化的分析結(jié)果。對(duì)筋板結(jié)構(gòu)模型的數(shù)例仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：振動(dòng)方面,相比于加強(qiáng)筋的質(zhì)量變化,其剛度變化對(duì)固有頻率的影響更為復(fù)雜且對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響更為明顯。同時(shí),加強(qiáng)筋與激勵(lì)點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)整體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)影響顯著。通常情況下,激勵(lì)靠近加強(qiáng)筋時(shí),筋板結(jié)構(gòu)的均方速度更小。對(duì)于簡(jiǎn)化計(jì)算的精度,筋板間動(dòng)態(tài)特性差異、耦合強(qiáng)度及分析頻率的影響占主導(dǎo)地位,且隨著激勵(lì)點(diǎn)位置的不同,其影響也有所差異：當(dāng)激勵(lì)位于加強(qiáng)筋上時(shí),筋板間動(dòng)態(tài)特性差異越大,誤差越��；當(dāng)激勵(lì)位于平板上時(shí),所得結(jié)論相反。聲輻射方面,相比于平板,筋板結(jié)構(gòu)整體的輻射聲功率會(huì)下降,但由于聲輻射效率的提升,部分頻段內(nèi)的輻射聲功率反而增加;相比于對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的影響,加強(qiáng)筋參數(shù)變化對(duì)輻射聲功率的影響更小。本文所做理論推導(dǎo)選取簡(jiǎn)支、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的筋板結(jié)構(gòu)；實(shí)驗(yàn)所用邊界接近固支。不同方法所反映出加強(qiáng)筋影響規(guī)律有較好的一致性,因此所得結(jié)論有向復(fù)雜邊界及結(jié)構(gòu)推廣的可能。
【關(guān)鍵詞】：筋板結(jié)構(gòu) 振動(dòng)簡(jiǎn)化計(jì)算 參數(shù)變化 輻射聲功率 聲輻射效率
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB123
【目錄】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 符號(hào)說(shuō)明15-17
• 第1章 緒論17-23
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-22
• 1.2.1 筋板組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性研究18-20
• 1.2.2 筋板組合結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性研究20-22
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容22-23
• 第2章 簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的振動(dòng)及聲輻射特性23-37
• 2.1 梁及板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性23-26
• 2.1.1 有限梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性23-25
• 2.1.2 有限板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性25-26
• 2.2 梁及板結(jié)構(gòu)的聲輻射特性26-31
• 2.2.1 振動(dòng)結(jié)構(gòu)表面的聲輻射計(jì)算26-27
• 2.2.2 單一振動(dòng)模態(tài)下的聲輻射27-29
• 2.2.3 多模態(tài)振動(dòng)下的聲輻射29-31
• 2.3 聲輻射模態(tài)31-33
• 2.3.1 表面振動(dòng)表達(dá)為單元格形式(acoustic radiation modes)31
• 2.3.2 振動(dòng)模態(tài)表達(dá)形式(structure-dependent radiation modes)31-32
• 2.3.3 振動(dòng)體的聲輻射效率32-33
• 2.4 梁、板結(jié)構(gòu)的數(shù)例仿真33-37
• 第3章 加強(qiáng)筋對(duì)板結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性影響分析37-57
• 3.1 組合結(jié)構(gòu)理論推導(dǎo)37-42
• 3.1.1 離散連接37-38
• 3.1.2 連續(xù)連接38-42
• 3.2 加強(qiáng)筋參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性影響分析42-49
• 3.2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)44-46
• 3.2.2 位置參數(shù)46-49
• 3.3 簡(jiǎn)化計(jì)算方法及適用條件49-57
• 3.3.1 離散連接條件下的簡(jiǎn)化計(jì)算49-53
• 3.3.2 連續(xù)連接條件下的簡(jiǎn)化計(jì)算53-56
• 3.3.3 簡(jiǎn)化計(jì)算適用條件56-57
• 第4章 筋板組合結(jié)構(gòu)的聲輻射特性分析57-67
• 4.1 加筋板聲輻射計(jì)算方法57
• 4.2 加強(qiáng)筋對(duì)結(jié)構(gòu)聲輻射影響分析57-67
• 4.2.1 加強(qiáng)筋對(duì)單一振動(dòng)模態(tài)聲輻射影響57-59
• 4.2.2 加強(qiáng)筋對(duì)結(jié)構(gòu)總體聲輻射影響59-67
• 第5章 筋板組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)及聲輻射實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證67-73
• 5.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象及實(shí)驗(yàn)方法67-68
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析68-73
• 5.2.1 平板的振動(dòng)及聲學(xué)測(cè)試68-71
• 5.2.2 加筋板的振動(dòng)及聲學(xué)測(cè)試71-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-77
• 6.1 研究?jī)?nèi)容總結(jié)73-74
• 6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)74-75
• 6.3 問(wèn)題與展望75-77
• 附錄A 周期性結(jié)構(gòu)中的波動(dòng)法77-81
• 附錄B 實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置及誤差分析81-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 致謝89-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91-92
• 附件92

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本文編號(hào)：561604