【摘要】：柔性薄膜結(jié)構(gòu)由于其輕質(zhì)、易折疊等優(yōu)點,目前被廣泛地應用于航空、航天、建筑等多個領(lǐng)域,但由于其與剛性結(jié)構(gòu)相比柔度較大,受到外界環(huán)境干擾的影響較大,特別是在較大的聲載荷作用下容易引起劇烈的振動。為了進一步研究薄膜在聲固耦合環(huán)境下的性能,本文考慮采用有限元方法以及實驗來研究帶聲腔薄膜的振動特征以及薄膜與聲場交界面處的聲壓分布。建立了單純薄膜以及帶聲腔薄膜的有限元模型,分別進行了模態(tài)分析,獲得了兩種模型的固有頻率以及振型,通過對比分析研究聲固耦合效應對薄膜振動特征的影響,討論薄膜厚度、預應力大小以及面密度等參數(shù)對其振動性能的影響,對含有聲腔結(jié)構(gòu)的圓形薄膜進行了諧響應分析,利用聲學單元求解得到了薄膜與聲腔內(nèi)聲場在交界面處的聲壓大小,通過研究聲壓在聲腔內(nèi)的分布情況了解到了聲波在其內(nèi)的傳播形式,同時研究了薄膜變形、交界面聲壓與聲腔底部作用的激振力頻率及大小之間的關(guān)系。建立了用于研究薄膜聲固耦合特征的實驗系統(tǒng),將薄膜與鋁制聲腔結(jié)構(gòu)耦合在一起,通過激振器推動活塞向聲腔內(nèi)輻射聲波來模擬聲源,利用激光位移傳感器,聲壓傳感器以及加速度傳感器分別獲取了薄膜的振動信息,聲腔內(nèi)部的聲壓信息以及平臺支撐板的振動信息,利用快速傅里葉變換以及振型相關(guān)算法得到了帶聲腔薄膜的耦合固有頻率及振型,并與有限元計算結(jié)果進行對比分析,同時,也利用實驗的手段得到了薄膜聲腔交界面聲壓與聲腔底部激振器激振頻率大小的關(guān)系,并與有限元結(jié)果進行了對比。最后對比了圓柱體聲腔結(jié)構(gòu)與長方體聲腔結(jié)構(gòu)內(nèi)部交界面聲壓隨激振頻率大小變化的區(qū)別。
【圖文】：

圖 2-1 薄膜系統(tǒng)試件有限元仿真過程分為三個部分。第一部分分析周邊固支圓（也即單個薄膜）的振動情況，此時薄膜僅受到薄膜張力振動狀態(tài)，利用有限元仿真計算出此狀態(tài)下薄膜的固有頻分析周邊固支帶有聲腔結(jié)構(gòu)的圓形薄膜振動情況，此時薄在交界面處會相互耦合，利用有限元仿真中的聲學單元進從而求得此種狀態(tài)下薄膜的固有頻率和模態(tài)，并與第一部研究薄膜聲固耦合效應對薄膜振動的影響作用；第三部分參數(shù)對受到聲固耦合效應作用的薄膜振動特性的影響，主力、薄膜厚度、彈性模量等。純圓形薄膜模態(tài)分析研究聲固耦合效應對薄膜振動的影響，對不含有聲腔的薄有限元分析，作為對比的參照。由于薄膜在自然條件下不

圖 2-2 圓形薄膜材料的有限元模型擬可以得到在不考慮聲固耦合作用下圓，而在后面對受聲固耦合影響的薄膜振擬結(jié)果進行對比分析。有限元模擬的階頻率分別為 729.1Hz、1163.1Hz、1外周處位移都幾乎為零，這說明說明果很明顯。從圖中可以看出，第一階振為最大，，為整個薄膜系統(tǒng)的基頻振動；薄膜某一直徑成反對稱；第三階振型為第四階振型為對稱振型，這階振型最大圓心處，但是其他部位的振幅卻明顯不
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.2

【參考文獻】

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