阻尼复合圆柱壳体声振特性理论研究进展与现状

本文综述了６０年代以来具有粘弹阻尼层的复合圆柱壳体声振特性,阐述了不同阻尼处理的复合圆柱壳体振动与阻尼特性的研究,以及该类壳体在声特性方面的研究,为进一步开展这方面的工作提供参考。     

阻尼处理对水下弹性壳体振动声辐射影响分析

利用有限元软件ANSYS和边界元软件SYSNOISE对水下弹性壳体在不同阻尼处理下受激振动与声辐射特性作了数值计算分析研究,讨论了粘弹性阻尼厚度及敷设方式对水下弹性壳体振动声辐射特性的影响,研究表明：阻尼处理可以有效的降低结构的辐射声功率,阻尼层的厚度不是越厚越好,要结合激励力的频谱特性和壳体的振动特性来选择合适的厚度,敷设方式内粘自由阻尼层要比外粘减振效果好.     

复合壳体结构水下爆炸损伤特性研究

为研究复合壳体结构水下爆炸的损伤特性,分析了水中接触爆炸与非接触爆炸对目标的毁伤机理,同时进行了量纲分析;以钢板分别与铝板、铜板、橡胶板等的复合结构为研究目标,利用大型有限元软件LS-DYNA对该复合结构水中接触爆炸进行数值模拟,得出了其应力场分布与位移变形值;最后对该复合壳体结构水中接触爆炸进行了试验研究.研究结果表...     

壳间连接介质对双层壳声辐射性能的影响

研究了不同壳间连接介质的加筋双层壳的振动声辐射特性.基于Flügge壳体理论和Helmholtz波动方程,求解了双壳体声-流体-结构耦合方程,计算了有限长双层壳体在径向点激励下的声功率和振动速度级.结果表明,水层的耦合作用随频率的增高而降低,托板的耦合作用随频率的增高而增加,托板在内、外壳的振动传递中起着较大的作用.为了减小托板对振动及声辐射的影响,提出了阻尼托板结构,即在托板上添加阻尼材料,对含阻尼托板的圆柱壳声学特性进行了数值研究.结果表明,在中高频段,阻尼有效抑制了振动能量的传递,壳体的辐射声压明显降低,这对水下结构的减振降噪设计具有重要的参考意义.     

圆柱形压缩机壳体声辐射特性参数研究

利用波数域法建立了在集中载荷作用下，压缩机壳体的波数域径向振动速度计算公式，进而用边界积分方程推导了压缩机壳体的远场辐射声压理论表达式。建立的壳体声辐射预估理论公式研究了制冷工质类型、壳体厚度、结构阻尼、力的作用方向、机芯等效刚性圆柱半径、壳体中心面半径等参数的变化对压缩机壳体声辐射的影响规律。研究结果对圆柱形压缩机壳体的低噪声优化设计有一定的指导意义。     

锥-柱组合壳体声辐射影响因素研究

在原有的简单锥-柱壳体的基础上，以肋骨、舱壁加强的锥-柱组合壳体来模拟潜艇典型尾部结构，采用有限元(FEM)和快速多极边界元(FM-BEM)方法，研究了壳体的舱壁布置形式、激振力方向、流体介质、锥壳段刚度、壳体阻尼对其声学性能的影响。在验证了原模型的干模态基础上，分别计算了各因素对新模型辐射声功率的影响，结果表明：（1）分布轴向力作用下，采用球舱壁加强的组合壳体水下辐射声功率及效率最小；（2）由于径向力更易激起壳体的周向模态，其激起的水声要强于轴向力，但轴向力的作用也不可忽视；（3）施加径向力时，壳体在水中的轴向位移小于在空气中，而法向位移大于在空气中；（4）锥壳段刚度对降噪无明显作用，而适当增加壳体阻尼可降低声辐射。本文的研究结论可为潜艇尾部声学优化设计提供参考。     

多设备源激励下水中柱壳结构声振特性研究

研究多个设备振动激励下的水中有限长圆柱壳体振动与声辐射特性。基于薄壳理论,建立单频多个设备振动激励下水中有限长圆柱壳体的声振耦合方程,采用模态展开法推导出多源激励下壳体振动响应和辐射声功率的解析表达式,分析设备激励源数、激励形式及其组合方式等对壳体振动响应和辐射声功率的影响规律。研究表明:多设备振动激励作用下,施加的多点激励力间距越大,壳体结构振速响应和辐射声功率越低;沿周向施加线激励力,不易激起壳体振动与声辐射,而沿轴向施加的激励力越集中,所激起壳体的振动与声辐射越强;在激励力合力相同的条件下,增加激励力接触面积可有效隔声。研究结果可为水下航行体的振动噪声控制提供理论依据。     

非均匀阻尼板的复模态与声辐射特性

针对非均匀分布的附加阻尼对板结构声-振特性的影响展开研究,采用数值模拟计算不同阻尼型式及不同阻尼面积比例下矩形平板振动的复模态特性和声辐射特性,此外还探讨流体加载效应的影响。研究结果表明,在同样的高阻尼敷设面积下,非均匀阻尼板不同构型间阻尼效果的差别较大,集中分布的附加阻尼效果优于分散分布的附加阻尼;高阻尼敷设区域越接近振型的波腹处则该阶结构模态的阻尼比越大,对声辐射功率的"削峰"作用也越明显;非均匀阻尼在水中的影响比在空气中小。     

Ⅳ型弯张换能器的数字建模

Ⅳ型弯换能器的振动机理比较复杂,它包涵着驱动振子的振动、壳体的振动、水介质振动及它们之间相互耦合而构成的复合振动。本文对其进行了较详细的理论分析,给出了换能器壳体的振动位移分布和谐振频率。并根据干模态讨论了换能器在水中的声辐射特性;再者,结合压电方程及换能器的振速、应力分布给出了换能器在水中的电机声等效电路。理论分析结果与有限元法及实验测量进行比较,符合较好。     

基于有限元法的贴敷阻尼薄板声辐射性能研究

基于分层理论,建立了四边简支约束条件下薄板声辐射特性有限元分析模型,计算了其固有频率、辐射声功率及振动均方速度,并与Comsol软件计算结果进行对比,证明了该方法的有效性。其次,将分层理论用于贴敷阻尼薄板的声辐射特性研究中,分析了单/多层阻尼对结构声辐射特性的影响。最后,通过分析贴敷阻尼薄板在轻/重流体、不同流速条件下的声辐射特性,研究了流体对贴敷阻尼薄板声辐射特性的影响。结果表明,贴敷多层阻尼的薄板结构声辐射特性对阻尼材料贴敷顺序较为敏感,将弹性模量较大的阻尼材料贴敷在靠外侧能够增大约束阻尼层的剪切变形,有利于提高结构整体的损耗因子,降低结构的振动和声辐射;流体流动时,结构声振特性将发生非线性变化,当流速较低时,结构声振特性变化明显,随着流速增大,变化趋势趋于平稳。     

复合材料四结点四边形多层退化壳单元

本文提出了一个复合材料四结点四边形多层退化壳单元。单元从修正的Hu-Washizu变分原理导出,独立假设位移场、每层内部应变场和应力场。文中给出了几个复合材料板和壳静力线性问题实例。计算结果表明本文的单元是准确和有效的。     

壁厚不连续不对称圆柱壳和开口壳的自由振动分析

视壁厚不连续不对称的圆柱壳或开口壳为层合壳。以弹性力学中的Hamilton正则方程为基础,分别应用Hamilton正则方程的半解析法构建层合壳每一层的线性方程。考虑到每两层连接界面上应力和位移的连续性,联立各层的方程得到系统的控制方程和特征方程。主要的优点是系统的控制方程不限制圆柱壳的厚度,数学模型和数值方法也适应分析壁厚不连续且壁厚不对称的复合材料层合壳问题。     

A co-rotational 8-node assumed strain shell element for postbuckling analysis of laminated composite plates and shells

 The formulation of a nonlinear composite shell element is presented for the solution of stability problems of composite plates and shells. The formulation of the geometrical stiffness presented here is exactly defined on the midsurface and is efficient for analyzing stability problems of thin and thick laminated plates and shells by incorporating bending moment and transverse shear resultant forces. The composite element is free of both membrane and shear locking behaviour by using the assumed natural strain method such that the element performs very well as thin shells. The transverse shear stiffness is defined by an equilibrium approach instead of using the shear correction factor. The proposed formulation is computationally efficient and the test results showed good agreement. In addition the effect of the viscoelastic material is investigated on the postbuckling behaviour of laminated composite shells. Received: 6 February 2002 / Accecpted: 6 January 2003 ID=" Present address: School of Civil Engineering, Asian Institute of Technology     

Bending,buckling and free vibration of non-homogeneous composite laminated cylindrical shells using a refined first-order theory

The bending, buckling and free vibration problems of non-homogeneous composite laminated cylindrical shells are considered. Hamilton–Reissner's mixed variational principle is used to deduce a consistent first-order theory of composite laminated cylindrical shells with non-homogeneous elastic properties. The governing equations with their required boundary conditions are derived without introducing any shear correction factors. Numerical results for the transverse deflections, stresses, natural frequencies and critical buckling loads are presented to show the advantages of this theory. The influences of the non-homogeneity and thickness ratio on the shell structural response are investigated. The study concludes that the inclusion of the non-homogeneity effect is required, even if it is weak, for predicting the actual structural response of the shells.     

复合材料迭层板壳有限单元法现状分析

本文从剖析单元构成因素的角度出发,综合评述了目前用于复合材料板壳结构分析的各种有限单元,分析了这些单元的特点及其适用范围,并说明Mindlin类等参板壳单元广泛应用迭层板壳的原因以及存在问题、解决办法。还深入地讨论了杂交单元应用至迭层板壳计算的优点。     

板壳分析与应用

板壳分析是现代固体力学的一个重要分支。这门学科几乎与一切工程设计都有关联,对航天、航空、航海、机械、石化、建筑、水利、动力、仪表、交通等工程设计,尤其具有指导意义。现今,经典的薄板壳线性 理论已较成熟,并在各种工程设计中起着指导作用。然而,在薄板壳非线性领域和厚板壳线性领域,还有许多问题未被解决。章在介绍这门学科发展历史的基础上,概述了作近四十年结合工程实际对波纹板壳、单层板壳、双层金属旋转扁壳、网格扁壳、夹层板壳和复合材料层合板壳等六类薄板壳的非线性弯曲、稳定和振动问题以及厚、薄板壳弯曲问题进行理论探索的情况。     

轴向冲击下环向加筋复合材料圆柱壳的非线性动力响应

采用半解析的方法，建立离散加筋圆柱壳模型，基于复合材料多层扁壳大挠度的剪切变形理论，利用Hamilton原理导出环向加筋复合材料圆柱壳的非线性运动控制方程；用Galerkin方法对空间变量进行离散，将位移和载荷展开为双级数，得到有关时间的常微分方程组，最后采用R-Kutta方法数值求解．通过算例，讨论了加筋肋骨几何参数、铺层角度、辅层方式、铺层层数等因素对动力响应的影响。     

复合材料圆柱壳非线性热弹耦合振动

根据复合材料圆柱壳的非线性动力方程,研究了复合材料圆柱壳的非线性热耦合振动,应用Galerlein原理及改进的L－P法对其非线性热耦合振动进行求解,并讨论分析了温度、长径比、厚径比对复合材料圆柱壳非线性热振动固有频率的影响。     

Finite-element modelling and buckling analysis of anisogrid composite lattice cylindrical shells

The paper investigates the buckling behaviour of anisogrid composite lattice cylindrical shells under axial compression, transverse bending, pure bending, and torsion. The lattice shells are modelled as three-dimensional frame structures composed of curvilinear ribs subjected to the tension/compression, bending in two planes and torsion. The specialised finite-element model generation procedure (model generator/design modeller) is developed to control the orientation of the beam elements allowing the original twisted geometry of the curvilinear ribs to be closely approximated. The effects of varying the length of the shells, the number of helical ribs and the angles of their orientation on the buckling behaviour of lattice structures are examined using parametric analyses. Buckling of the lattice shells with cutouts is also analysed. The results of these studies indicate that the modelling approach presented in this work can be successfully applied to the solution of design problems.