基于MATV的板结构声辐射快速算法研究

发布时间：2017-04-10 16:02

  本文关键词：基于MATV的板结构声辐射快速算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：板结构为工程结构的常见形式,对其进行结构振动声辐射研究具有重要意义。本文主要以简支板结构为例,在中低频的激励范围内,采用软件仿真和理论计算相对比的方式对结构振动和声辐射响应结果进行了分析。本文的目的为建立简支板结构声辐射快速求解模型,以推广到其他复杂工程结构中去。首先,验证了谐响应分析的直接法。对于悬臂梁结构,在ANSYS中建立悬臂梁结构的有限元模型,以三种方法对结构进行了模态分析,结果验证了总体质量矩阵和总体刚度矩阵的正确性。利用ANSYS中的直接法对悬臂梁结构进行谐响应分析;根据直接法谐响应的底层理论,对结构的谐响应进行理论求解;将软件仿真和理论计算的结果进行比较,两者误差极小,验证了直接法理论算法的正确性。接着,得到结构谐响应分析的有效方法。对于四边简支板结构,在ANSYS中建立简支板结构的有限元模型,利用ANSYS软件采用直接法对其进行谐响应分析;根据直接法谐响应的底层理论,对结构的谐响应进行理论求解;两者结果误差极小。在LMS中建立简支板结构的有限元模型,利用LMS软件采用模态叠加法对其进行谐响应分析;根据模态叠加法的底层理论,对结构的谐响应进行理论求解;将软件仿真和理论计算的结果进行比较,两者误差极小。对两种计算结构振动谐响应的理论进行比较,耗费硬件资源少、计算速度快的LMS软件及其谐响应的模态叠加法为振动响应求解的首选。再者,验证了ATV法的声辐射分析。在LMS软件中建立简支板结构的声学分析模型,进行ATV、外声场域点声压值的求解;理论计算中,利用结构边界元法向速度向量、ATV向量组集得到的ATM矩阵求解出外声场域点的声压值;将软件仿真和理论计算的声压值进行比较,两者误差极小,验证了本文采用理论算法的正确性。最后,验证了MATV法的声辐射分析。在LMS软件中利用MATV法仿真求解简支板结构外声场域点的声压值;理论计算中,利用ATM矩阵、模态振型矩阵组集得到的MATM矩阵,以不同频率下的模态参与因子向量为输入,计算简支板结构外声场域点的声压值;将软件仿真和理论计算的声压值进行比较,两者误差极小,验证了本文采用理论算法的正确性。
【关键词】：结构振动 声辐射 ATV MATV
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH113.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 课题研究的意义11-12
• 1.2 国内外研究概况12-15
• 1.3 存在的问题及本文研究的目的15-16
• 1.3.1 结构振动声辐射存在的问题：15
• 1.3.2 研究目的15-16
• 1.4 本文的主要工作内容及技术路线16-18
• 1.4.1 本文的主要工作内容16
• 1.4.2 本文的技术路线16-18
• 2 结构振动、声辐射理论基础18-31
• 2.1 结构振动理论18-21
• 2.1.1 运动微分方程及坐标变换18-19
• 2.1.2 固有频率及振型求解19-21
• 2.2 声辐射理论21-30
• 2.2.1 声辐射的频域描述22-23
• 2.2.2 边界元方法23-26
• 2.2.3 基于ATV概念的的声学响应求解技术26-29
• 2.2.4 基于MATV概念的声学响应求解技术29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 结构的振动分析31-44
• 3.1 悬臂梁结构振动分析31-36
• 3.1.1 悬臂梁模态的理论计算31
• 3.1.2 悬臂梁模态的软件仿真31-34
• 3.1.3 悬臂梁谐响应软件仿真及理论分析34-36
• 3.2 简支板结构振动分析36-42
• 3.2.1 ANSYS对简支板谐响应的软件仿真及理论分析36-37
• 3.2.2 LMS对简支板谐响应的软件仿真及理论分析37-42
• 3.2.3 两种理论分析方法对比42
• 3.3 本章小结42-44
• 4 简支板结构声辐射特性分析44-57
• 4.1 声学分析模型的建立44-47
• 4.1.1 边界元网格划分原则44-45
• 4.1.2 声学分析模型的建立45-47
• 4.2 结构振动响应的映射及法向投影47-51
• 4.3 ATV的求解51-53
• 4.4 声辐射特性分析53-56
• 4.4.1 声辐射软件仿真53-54
• 4.4.2 声辐射理论计算54-55
• 4.4.3 声辐射软件仿真与理论计算结果比较55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 结构振动声辐射快速算法研究57-66
• 5.1 结构模态的映射及法向处理58-59
• 5.2 MATV方法的分析及MATM的组集59-62
• 5.2.1 MATV方法的分析60-61
• 5.2.2 MATM的组集61-62
• 5.3 基于MATV声辐射特性分析62-65
• 5.3.1 基于MATV方法的软件仿真62-63
• 5.3.2 基于MATV方法的理论计算63-64
• 5.3.3 基于MATV方法软件仿真与理论计算结果比较64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 工作总结与展望66-69
• 6.1 工作总结66-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

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本文编号：297046