不同介质中圆柱壳体的低阶模态声辐射特性研究

基于Flugge壳体理论,利用柱坐标系下Green函数和模态展开法,推导了两端简支有限长圆柱壳的声振耦合方程,求解了圆柱壳的辐射声功率和表面均方振速,对比研究了圆柱壳在不同流体中各周向阶数对径向均方振速和辐射声功率的贡献。结果表明,有限长圆柱壳受简谐径向点力激励,空气中,较大周向阶数的振动模态对声功率产生一定量的贡献;当圆柱壳浸入水中时,低频范围内前几阶周向阶数的振动模态对水下圆柱壳辐射声功率的贡献最大。     

双层壳舷间复合托板隔振特性研究

基于Flügge壳体理论和Helmholtz波动方程,求解了舷间托板动力响应的双壳声-流体-结构耦合方程.通过模型试验分析了敷设声学覆盖层的加筋双层圆柱壳舷间振动传递特性.试验表明,舷间采用托板连接时内外壳间的耦合作用很强,舷间振动能量主要通过托板传递,声学覆盖层敷设方式对内外壳间的耦合关系影响很小.基于阻抗失配原理,在舷间振动的主传递通道上设计了几种高传递损失的复合托板结构形式,数值分析了各种复合托板的隔振性能,并对比了它们的隔振效果.     

篦齿对旋转态薄壁圆柱壳行波特性的影响研究

采用传递矩阵法研究了篦齿结构对旋转态薄壁圆柱壳行波特性的影响。在悬臂边界条件下,首先基于Love壳体理论,建立了带篦齿旋转态薄壁圆柱壳的动力学方程,通过传递矩阵法和高精度的精细积分法对行波特性进行了求解,得到了随转速变化的前后行波频率,讨论了篦齿布置形式、篦齿高度和篦齿道数对悬臂薄壁圆柱壳行波特性的影响规律。结果表明,传递矩阵法适合于求解带篦齿悬臂薄壁圆柱壳的行波振动特性,篦齿布置形式、篦齿高度和篦齿道数对旋转态薄壁圆柱壳的行波特性均有较大影响。     

封闭圆柱壳振动响应特性研究

用均值导纳法分析了复杂的圆柱壳组合结构振动响应特性 ,取得了较好的结果。主要是将均值导纳法用于封闭圆柱壳体振动能量比的研究 ,实验结果证明用均值导纳法来研究封闭圆柱壳的振动响应是可行的。     

管道系统振动声辐射的数值计算方法

基于管道振动的模态分析及谐响应分析，计算管道的声辐射效率，建立结构体振动与其辐射噪声之间的关系。文中首先建立管道的圆柱壳模型，进行管道结构动力学分析，采用有限元方法获得结构表面振动速度；然后根据结构声辐射理论，并且采用边界元法离散积分方程，通过建立管道的声场模型，得到管道结构在谐波激励下的声辐射效率，为降低噪声提供理论依据。计算结果表明，本文所建立的振动和声辐射模型及算法是有效的。     

Hamilton体系下四边简支复合材料开口圆柱层合壳灵敏度分析的解析法研究

基于修正后的H-R(Hellinger-Reissner)变分原理,推导了开口圆柱单层壳的Hamilton正则方程和开口圆柱层合壳的微分控制方程。将微分控制方程和灵敏度系数控制方程耦合,得到了开口圆柱层合壳响应和响应灵敏度系数的混合控制方程。利用该混合控制方程,对均布载荷作用下四边简支三层开口圆柱壳进行了位移灵敏度分析,并将所得的灵敏度分析结果与有限差分法相比较。结果表明,笔者推导的开口圆柱层合壳的混合控制方程是正确的,并且简化了Hamilton体系下层合壳结构的灵敏度分析过程。     

壳板组合结构功率传递分析

壳板耦合是圆柱壳组合结构中最常见的连接方式。为了研究壳板组合结构的功率传递规律,利用有效点导纳分析周向均布激励下圆柱壳表面振动响应的分布规律,得出圆柱壳振动响应理论计算公式;通过给出圆周线导纳的定义及其表达式,计算带端板圆柱壳的振动响应均方值之比。理论计算结果表明:壳板振动响应均方值之比随频率的增高逐渐增大,但其值始终小于1。实验测量结果与理论计算吻合,其值围绕理论值上下波动,表征了理论计算公式和分析结果的正确性和合理性。     

声振耦合对薄壁圆柱结构动力特性的影响

声振耦合是航空航天飞行器在运行过程中备受关注的问题.针对具有代表性的薄壁圆柱结构,建立声场-结构直接耦合的三维动力学模型,其中结构和声场分别采用实体有限元和三维声单元剖分,并且采用无限元模拟自由声场边界.通过理论和数值分析研究声场中薄壁圆柱结构的模态、幅频响应、相频响应等振动特性的变化规律,讨论声振动对结构动力特性的影响及机理.研究发现声场在大多数情况下降低了结构的固有频率,在低频段声振动相当于给结构增加了附加质量,但是在高频段,声振动和结构阻尼的影响比较相似.随着声场流体密度增大,结构的大多数固有频率值明显减小,结构响应幅值在低频段增大,在高频段减小.声速对声场模态有显著影响,但是对结构模态频率的影响不大.     

充液管道与支撑系统的耦合振动分析

充液管道与其支撑结构之间的耦合,使系统的振动分析复杂化。基于有限元方法,将充液管道和支撑结构分别建模,再通过管道与支撑的固结点将两个系统耦合,推导得到耦合系统的运动方程,分析充液管道与支撑系统的耦合振动特性。分析结果表明:固液耦合作用使管道与液体模态频率减小,同时,耦合效应对系统的高阶振型影响明显;支撑结构与充液管系存在较强的耦合振动模态,在工程应用中应避免此类振动的发生。     

篦齿对悬臂薄壁圆柱壳振动响应的影响研究

采用有限元方法和实验方法研究了篦齿结构对悬臂薄壁圆柱壳响应特性的影响。首先,在悬臂边界条件下,通过有限元法建立了带周向篦齿结构的三维薄壁圆柱壳模型,采用谐响应分析中的模态叠加法对受到单点谐波激振力时的响应行为进行了求解,得到了受迫响应的幅频特性曲线和悬臂端周向节点的响应特征,并通过试验测试对结果进行了验证,最后比较了带有不同的篦齿布置形式、篦齿高度和篦齿道数时薄壁圆柱壳构件的响应特性。分析结果表明,通过有限元方法和试验测试得到的悬臂薄壁圆柱壳的响应特征一致,在共振激励时的响应行为与圆柱壳结构的模态相关,由于悬臂边界条件和篦齿对整体结构刚度的作用,篦齿结构的布置形式、高度和道数对薄壁圆柱壳构件的响应特性均有较大影响。