基于聲輻射模態(tài)的結(jié)構(gòu)聲學(xué)研究及其靈敏度分析.pdf

1、聯(lián)合利用有限元方法和聲輻射模態(tài)方法求解封閉結(jié)構(gòu)輻射的聲功率,并分析了結(jié)構(gòu)輻射聲功率關(guān)于設(shè)計變量的靈敏度。在結(jié)構(gòu)振動環(huán)節(jié),利用有限元方法對結(jié)構(gòu)進行動力響應(yīng)分析得到表面振速;在聲輻射環(huán)節(jié),采用聲輻射模態(tài)展開振動表面輻射的聲場信息。由于聲輻射模態(tài)在中,低頻范圍內(nèi),前幾階聲輻射模態(tài)對聲功率的貢獻量占整體聲功率的絕大部分,這使得聲功率的求解變得更加簡單。
　　 利用有限元方法,建立了加筋板有限元分析模型,介紹了結(jié)構(gòu)固有頻率靈敏度和振動響應(yīng)

2、靈敏度的求解方法。在結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上,計算了加筋板結(jié)構(gòu)表面振速關(guān)于設(shè)計變量的靈敏度,并分析了加強筋厚度變化對結(jié)構(gòu)固有頻率、振速響應(yīng)的影響。分析結(jié)果表明,加筋改變了結(jié)構(gòu)的固有頻率,且對第一階固有頻率的影響最大;加筋可以減小結(jié)構(gòu)的振動速度,降低結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng),此外結(jié)構(gòu)振動靈敏度分析為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供修改方向。
　　 基于輻射聲功率的二次型表達式,采用聲輻射模態(tài)方法對封閉結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)聲學(xué)及其關(guān)于設(shè)計變量的靈敏度分析。以一個加筋箱體為

3、例,計算了箱體結(jié)構(gòu)振動輻射的聲功率及其關(guān)于設(shè)計變量的靈敏度。結(jié)果表明,當(dāng)激勵頻率遠離結(jié)構(gòu)振動固有頻率時,加筋可以降低結(jié)構(gòu)輻射的聲功率;而當(dāng)加筋使結(jié)構(gòu)固有頻率接近激勵頻率時,加筋甚至產(chǎn)生負面影響,此時通過加筋降低結(jié)構(gòu)輻射聲功率是沒有意義的。因此,加筋時應(yīng)充分考慮加筋對結(jié)構(gòu)固有頻率的影響,避免結(jié)構(gòu)固有頻率接近激勵頻率帶而產(chǎn)生共振。
　　 基于聲輻射模態(tài)計算封閉結(jié)構(gòu)振動輻射的聲功率時,公式中包含了聲輻射模態(tài)交叉項的影響。本文將聲輻射模