基于時(shí)域分析的曲殼結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射特性研究.pdf

1、隨著人類文明進(jìn)步，尤其是近代工業(yè)的快速發(fā)展，噪聲污染問題隨之而生，嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)、生活、工作和健康。與此同時(shí)，曲殼結(jié)構(gòu)，在航空航天、土木和機(jī)械工程等領(lǐng)域，有著廣泛的運(yùn)用。當(dāng)曲殼結(jié)構(gòu)受激勵(lì)作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)輻射噪聲。研究曲殼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)輻射噪聲特性是非常必要的。目前，對(duì)于結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射噪聲的研究基本是在頻域進(jìn)行，而在工程中大量存在隨時(shí)間變化的瞬態(tài)荷載源和聲源。因此，本文基于時(shí)域分析，聯(lián)合采用結(jié)構(gòu)有限元和聲場(chǎng)邊界元方法，對(duì)曲殼結(jié)構(gòu)

2、的振動(dòng)輻射聲壓特性進(jìn)行研究。
　　首先，建立曲殼有限元模型。本文基于8節(jié)點(diǎn)空間曲殼單元理論，給出了八節(jié)點(diǎn)空間曲殼單元的有限元列式，形成了單層曲殼結(jié)構(gòu)有限元方程；通過引入坐標(biāo)變換，推導(dǎo)出層合曲殼結(jié)構(gòu)的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣。并用上述模型進(jìn)行曲殼結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，驗(yàn)證了有限元模型和編寫程序的有效性，為曲殼結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲壓特性分析打下了有限元振動(dòng)分析基礎(chǔ)。
　　然后，構(gòu)建時(shí)域聲場(chǎng)模型。對(duì)于瞬態(tài)聲場(chǎng)，以含有時(shí)間參數(shù)的三維波動(dòng)方

3、程為基礎(chǔ)，利用delta函數(shù)的性質(zhì)，通過運(yùn)用相應(yīng)的Laplace變換與Laplace逆變換，得出了聲波邊界積分方程。對(duì)方程在時(shí)間、空間進(jìn)行離散，構(gòu)建邊界元數(shù)值求解模型。以典型結(jié)構(gòu)加速度作為聲場(chǎng)的邊界條件，通過數(shù)值算例研究振動(dòng)輻射聲壓與聲通量關(guān)系的規(guī)律。
　　最后，將曲殼結(jié)構(gòu)振動(dòng)的有限元模型和時(shí)域聲場(chǎng)邊界元模型結(jié)合起來，求解了曲殼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)輻射聲壓。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了振動(dòng)輻射聲壓的靈敏度公式，并且通過數(shù)值算例，研究了曲殼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)