复合材料层合板的声辐射模态幅值分析

低频时, 控制振动结构第一阶声辐射模态伴随系数可有效控制总声功率。通过分层有限元模型可以求解层合板的位移模式。对层合板的固有频率和动态响应进行了理论推导。结合声辐射模态理论, 研究了层合板铺设角度、 弹性模量比、 跨厚比以及阻尼比等结构参数对层合板结构第一阶声辐射模态伴随系数的影响。计算结果表明, 分层理论结合有限元方法可以较准确地计算层合板固有频率, 而且铺设角度和跨厚比对层合板结构声辐射模态影响较大。     

复合材料层合板结构振动声辐射优化

通过有限元法计算复合材料层合板结构的振动特性,然后采用瑞利积分进行结构的声辐射分析.在此基础上,给出考虑振动声辐射特性的复合材料层合板的优化设计模型,研究简谐激励力下的结构灵敏度计算,重点推导了声学灵敏度分析公式,并采用序列线性规划方法进行了优化求解.数值算例表明通过层合板铺层厚度和角度的优化可以有效降低结构的振动声辐射,同时验证了灵敏度算法的精度和优化方法的有效性.     

简支矩形板在空气与水中声辐射特性比较

研究比较简支矩形板在空气中与水中声辐射特性参数,分别建立结构在空气中与水中结构振动方程,并利用Rayleigh积分公式,表示结构表面声压,获得结构表面振速的求解方程。进一步由振动模态正交性和坐标变换,将声辐射阻抗化为二重积分形式,从而确定结构振动模态系数,获得结构声辐射特性参数。求取简支矩形薄板在空气中和水中辐射声功率、均方振速和声辐射效率,并对其进行对比。研究结果可为各类板结构振动与噪声控制提供理论参考。     

颗粒层对声辐射抑制作用与数值模拟

通过裸钢板和敷设颗粒层后声辐射的对比实验,可知颗粒层可以有效的抑制声辐射.以不同材料特性的连续层组合作为颗粒层的等效模型,并且依据实验结果和有限元数值模拟确定等效层力学参数,对颗粒层的抑制作用进行数值模拟.结果表明,颗粒层对表面声辐射抑制的频率特性与等同面密度板在空气中的插入损失情况相似;采用含有空隙的主要为阻尼损耗的介质层和质量层组合可在有限元建模中模拟颗粒层.     

黏弹性阻尼夹芯板水下声辐射数值计算

通过变分法建立含黏弹性阻尼层复合夹芯板水下振动与声辐射模型,系统位移场采用离散层理论描述,并通过层间位移以及剪切应力连续性建立传递矩阵关系,使得系统运动方程仅与底板位移分量有关,以降低方程维数,提高计算效率。系统运动方程用Rayleigh-Ritz法求解。为验证所给方法的正确性,将计算结果与经典参考文献的计算结果进行对比。通过分析材料参数和几何参数,给出了影响夹芯板声辐射的主要因素,为水下结构噪声被动控制提供参考。     

简支矩形板声辐射的有源控制

文章以简支平板为例 ,通过声辐射模态研究结构声辐射的有源控制。首先分析了声辐射模态的数学和物理意义。由于在中、低频时 ,声辐射模态对应的辐射效率随着模态阶数的增加而迅速降低。在此基础上 ,文中提出了一种新的控制策略 ,即抵消前k阶声辐射模态的伴随系数 ,使得前k阶声辐射模态的声功率为零。文中以压电陶瓷作动器作为控制力源进行了数值计算研究。并与传统的控制策略———声功率最小化策略进行了比较。     

不同耦合模式水下结构声辐射计算方法研究

针对水下双层圆柱壳中低频声辐射预报,分别利用基于流固耦合的FE-IBEM法和基于声固耦合的FE-IBEM法进行水下声辐射计算,比较上述两种算法在计算特性方面的差异,并通过算例对这两种算法进行分析。另外,还研究了环肋间距以及环肋厚度等对双层圆柱壳结构水下辐射噪声的影响。研究结果表明,流固耦合模式由于忽略了流体的可压缩性使得计算结果偏小,声固耦合模式充分考虑了流体对结构的耦合作用使得计算结果更合理,基于声固耦合模式的FE-IBEM法是计算结构水下辐射噪声的优选方法;合理选择环肋间距以及增加环肋厚度可以降低结构中低频水下辐射噪声。     

无限长双层加肋圆柱壳水下声辐射解析计算

建立了无限长双层加肋圆柱壳水下声辐射解析计算方法,计算模型采用了Donnell壳体理论,考虑环肋、舱壁和实肋板对内外圆柱壳径向反作用力,利用傅氏变换和模态展开在波数域建立了这种计算模型的声弹耦合控制方程.文中推导了所有结构部件以及水介质的速度阻抗表达式,利用稳相法得到远场辐射声压.计算表明,实肋板和舷间水都是重要的声传递通道,在双层圆柱壳水下声辐射计算时必须考虑实肋板和舷间水的振动传递,双层圆柱壳水下声辐射对结构参数(壳板厚度、舷间距离等)变化不敏感.     

基于复合材料层合箱梁改进解析模型计算等效刚度

提出了基于复合材料层合箱梁改进解析模型的等效刚度计算方法。在考虑三维应变效应的同时用复合材料单层的二维折算模量分量来表示三维折算模量分量,简化了复合材料层合箱梁等效刚度系数的计算,得到了由梁横截面几何尺寸和层合板刚度系数表达的等效抗弯刚度和等效抗扭刚度的解析式。该解析式适用于环向刚度一致的复合材料层合箱梁,并充分考虑了弯曲-剪切耦合和扭转-拉伸耦合效应对等效刚度的影响。通过三点弯试验和扭转试验,验证了解析式的正确性;通过与分层等效叠加法、有限元法进行对比,分析了解析式的计算精度。结合经典层合板理论,研究了铺层方式对等效刚度产生的影响及原因,预测了不同铺层复合材料层合箱梁等效刚度的变化规律。      

平面波激励矩形板辐射声计算中奇异积分处理方法研究

平面波垂直入射均匀薄板为一常见的透声问题;如果从振动声辐射角度来讲,这也是一个平面波激励板振动的声辐射问题,两种分析思路均已有经典方法可以采用,计算结果也理应一致.前者计算容易,但后者由于积分中含有奇点所以计算比较复杂.文章首先对有限薄板被激振动和声辐射的已有研究结果进行了回顾,重点处理了矩阵求解和奇点积分问题,给出了...     

Static Analysis of Laminated Composite Plates Using n-Order Shear Deformation Theory and a Meshless Global Collocation Method

In this article, an n-order shear deformation theory is used to analyze the static characteristic of laminated composite plates. The third-order theory of Reddy can be considered as a special case of present n-order theory (n = 3). Governing equations and boundary conditions expressed in terms of strong form based on the present n-order theory are discretized by a meshless global collocation method. Maximum deflection and stress of the simply-supported laminated plate under sinusoidal load are compared with available published results, which demonstrate the accuracy and efficiency of present n-order theory.     

The Sound Radiation Characteristic from Un-baffled Rectangular Plates

The sound radiation characteristic from un-baffled rectangular plates is studied in this paper. Both the pressure jump and the transverse displacement of vibrating rectangular plates are also presented. The sound power level radiated from un-baffled plates is numerically calculated by using a double layer integral representation of the sound radiation pressure and the modal coupling coefficients. Rectangular plates with clamped support and elastically support encountered frequently are calculated as numerical experiments. The sound power level radiated from baffled rectangular plates with the same boundary conditions are also calculated in numerical experiments for comparison. From the viewpoint of energy, average velocity square of un-baffled and baffled rectangular plates with␣different boundary conditions is also calculated respectively. The relationship of sound radiation efficiency between un-baffled and baffled rectangular plates is also deduced.This Works is supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50075029)     

热载荷作用下层合板瞬态响应分析

本文研究了层合板在热载作用下的瞬态响应,推导出考虑横向剪切变形影响的运动方程,以简支的正交铺层板为例,对横向剪切的影响作了分析.     

复合材料层合板故障诊断的一种新方法

本文计算了无损板在给定模态下各单元的能量,求得每个单元对该阶模态下全板能量的贡献,并通过模态实验得到损伤前后各阶固频的变化.分析发现两者之间存在着内在联系,从而得到一种分析小损伤位置和范围的新方法.     

复合材料层合板的铺层几何对结构声传输的影响

采用基于复合材料一阶剪切理论－Mindilin理论的板单元和基于Rayleigh表面分方程的边界元,对嵌在无限障板上的复合材料层合板在低频简谐平面声波斜入射情况下,建立了考虑流体结构耦合的传声计算模型,并利用该模型计算研究了对称角铺设、反对称角铺设和正交铺设等不同铺设方式对层合板传声损失的影响以及在板侧流体介质分别为空气和水时层合板的传声特性,指出层合板的铺层几何对其传声损失有较大影响,应在设计中引起注意。     

阻力矩阵法计算斜波入射下平板的声辐射

利用声辐射阻力矩阵和振动面上的速度矢量预报了结构声辐射的总功率.振动面等效为有限个活塞振动单元.通过计算,得到了嵌在无限大障板中简支板模型在斜波入射作用下的声辐射功率和辐射效率.利用阻力矩阵法,不仅避免了声场的计算,而且能达到经典法所能达到的精度.这样,在辐射计算经典方法所需的辐射声场难以测量的情况下,阻力矩阵法尤为有用.     

矩形平板远场声压级分析

研究矩形平板的远场声压级,建立简支边界矩形障板和滑移边界矩形障板模型。采用傅里叶变换获得远场声压级,分析点激励载荷和线激励载荷作用下远场声压级的变化规律,并讨论激励载荷位置以及结构物理特性参数对远场声压级的影响。结果表明,远场声压随着激励载荷靠近边缘而减小,相对于简支边界而言,滑移边界能增强远场声压级。随着损耗因子、板厚的增大,将减小整个频率段内的远场声压级。另外,板密度对远场声压级的影响在低频段和高频段也呈现不同的变化规律。通过声压级变化规律的分析研究,能为声学元件设计和噪声控制机理的分析提供一定的依据。     

敷设二维周期块状阻尼结构的薄板声辐射数值计算

本文借助有限元和边界元的数值算法,针对特定的薄板结构,探讨敷设二维周期块状阻尼结构对薄板声辐射特性的影响。数值计算结果表明,在特定频段内,敷设二维周期块状阻尼结构的薄板辐射声能量要小于敷设传统等面积的整块自由阻尼结构。同时,适当增加阻尼敷设面积及块状阻尼的结构周期数能有效降低薄板声辐射。     

Finite volume analysis of laminated composite plates

A numerical procedure for analysis of general laminated plates under transverse load is developed utilizing the Mindlin plate theory, the finite volume discretization, and a segregated solution algorithm. The force and moment balance equations with the laminate constitutive relations are written in the form of a generic transport equation. In order to obtain discrete counterparts of the governing equations, the plate is subdivided into N control volumes by a Cartesian numerical mesh. As a result, five sets of N linear equations with N unknowns are obtained and solved using the conjugate gradient method with preconditioning. For the method validation, a number of test cases are designed to cover thick and thin laminated plates with aspect ratio (width to thickness) from 4 to 100. Simply supported orthotropic, symmetric cross‐ply, and angle‐ply laminated plates under uniform and sinusoidal pressure loads are solved, and results are compared with available analytical solutions. The shear correction factor of 5/6 is utilized throughout the procedure, which is consistent with test cases used in the reviewed literature. Comparisons of the finite volume method results for maximum deflections at the center of the plate and the Navier solutions obtained for aspect ratios 10, 20, and 100 shows a very good agreement. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.