基于声辐射的板结构优化

发布时间：2017-04-23 08:00

  本文关键词：基于声辐射的板结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：板结构由于其质量轻、便于加工等特征,被普遍的应用于汽车、航海、航天等机械领域。薄板作为常见的基本板结构,在军民范围的各个领域中均有广泛的应用:如航天工程中火箭的侧翼以及太阳能板都是由板结构组成的;各种大型机械如起重机以及其他装卸设备等,大多是通过薄板拼接起来组成的;在汽车行业,汽车车声、发动机机体等也有广泛的应用。但是薄板由于刚度低、挠度大等不足限制了薄板的使用。现如今解决薄板自身不足这一问题的方法主要有:1.增加薄板的厚度;2.通过对薄板加筋来提高薄板的刚度。对于第一种方法,由于会增加板结构自身的重量,且考虑到轻量化与经济性的话,不太适用。而第二种方法,由于可以通过计算来对板结构进行加筋处理,所以相对来说更科学更合理。所以人们大多使用第二种方法。本文的主要研究工作有:1.简单的介绍了有关弹性力学的基础知识,接下来对薄板的基本理论的进行了推导,进而引出明德林板理论,并基于明德林板理论对板单元的应力与应变之间的关系进行了推导,同时以明德林板理论为基础对板单元的应变位移之间的关系进行了叙述。最后对模态分析理论进行了简单的介绍,为下文的对板结构的分析打下了很好的基础。2.本文主要对平板,加肋板,矩形板,梯形板,三角形板五种板结构进行了有限元分析,通过观察五种板结构的固有频率来选择刚度最优的板结构,通过对比发现加肋板的刚度最优。接下通过改变加肋方式来观察对板结构固有频率的影响。3.介绍辐射声场的基本理论,主要包括以下两方面内容:(1)振动声辐射的声学基础;(2)结构声辐射的基础理论。4.讨论了板结构的不同几何参数对结构声辐射的影响。5.使用TOSCA对板结构进行优化。6.应用到油底壳。
【关键词】：Mindlin板理论 模态分析 声辐射 结构优化 TOSCA 加强筋
【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】：TH122
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 课题背景及选题意义11-12
• 1.2 国内外现状12-14
• 1.3 模态分析及声辐射分析方法概述14-15
• 1.4 本文研究的主要内容15-17
• 2 板结构模态分析理论17-31
• 2.1 弹性力学简述17-21
• 2.1.1 弹性力学的基本假定17
• 2.1.2 弹性力学基本方程17-21
• 2.2 薄板的基本理论21-29
• 2.3 模态分析理论29-30
• 2.3.1 初始条件29
• 2.3.2 理论分析29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 板结构模态分析31-41
• 3.1 对五种板结构进行模态分析31-33
• 3.2 不同形式肋板对板结构固有频率的影响33-37
• 3.2.1 肋板位置对板结构固有频率的影响33-34
• 3.2.2 肋板数量对板结构固有频率的影响34
• 3.2.3 肋板高度对板结构固有频率的影响34-35
• 3.2.4 肋板宽度对板结构固有频率的影响35-36
• 3.2.5 肋板方向对板结构固有频率的影响36
• 3.2.6 交叉肋对板结构固有频率的影响36-37
• 3.3 使用TOSCA优化软件对板结构进行优化37-40
• 3.3.1 TOSCA Structure软件概述37-38
• 3.3.2 使用TOSCA Structure.bead对板结构进行优化38-39
• 3.3.3 对比板结构优化前后固有频率的变化39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 声辐射的结构振动的基本理论41-48
• 4.1 声学基本方程41-43
• 4.2 声学基本量43-45
• 4.2.1 声功率和声强43-44
• 4.2.2 声压级与声强级44-45
• 4.3 简谐振动中的Helmholtz方程45-46
• 4.4 结构声辐射46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 5 板式结构振动声辐射的数值计算48-62
• 5.1 肋板位置分布变化的影响48-49
• 5.2 肋板数量的影响49-51
• 5.3 肋板高度的影响51-52
• 5.4 肋板宽度的影响52-53
• 5.5 肋板形式的影响53-55
• 5.6 板结构长宽比的影响55-56
• 5.7 板结构厚度的影响56-57
• 5.8 边界约束条件的影响57-59
• 5.9 板结构优化声辐射计算与比较59-61
• 5.10 本章小结61-62
• 6 应用到油底壳62-71
• 6.1 首先使用TOSCA软件对油底壳进行加筋优化：62-65
• 6.2 比较优化前后油底壳的固有频率与振型65-67
• 6.3 比较优化前后油底壳的声辐射67-70
• 6.4 本章小结70-71
• 7 全文总结与展望71-74
• 7.1 全文总结71-72
• 7.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果78-79
• 致谢79-80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵志高,黄其柏;复杂结构的声辐射解耦及其声辐射效率分析[J];振动工程学报;2004年03期

2 侯国祥,翁章卓,祝玉梅,吴崇健;充液双层壳的振动与声辐射计算[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年10期

3 卢学军;王开和;;管道系统振动声辐射的数值计算方法[J];机械强度;2006年02期

4 赵志高;黄其柏;何锃;;基于有限元边界元方法的薄板声辐射分析[J];噪声与振动控制;2008年01期

5 陈明;赵志高;曹为午;;基于表面振速分组测量的多舱段结构声辐射预报研究[J];振动工程学报;2010年04期

6 张波;沈火明;支伟;;有限元/边界元法求解变厚度板的声辐射[J];科学技术与工程;2010年36期

7 熊济时;吴崇健;曾革委;徐志云;;基于波叠加法的圆柱壳声辐射计算[J];舰船科学技术;2011年01期

8 陈炉云;张裕芳;李英辉;;肋骨分布对肋板声辐射影响及分布优化分析[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2011年01期

9 左曙光;魏欢;严新富;李徐刚;;基于声辐射控制的板结构优化设计[J];同济大学学报(自然科学版);2012年01期

10 王景海,袁煦周;国外利用声辐射监视土坝的稳定性[J];水利水电技术;1982年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨迎春;周其斗;;边界元法中声辐射问题积分奇异性的处理方法[A];第十二届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2009年

2 林大楷;李晓东;;管道声辐射的高阶数值模拟[A];第十届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2005年

3 陈美霞;邱昌林;和卫平;魏建辉;;双壳体结构内外壳中低频振动与声辐射相似性分析[A];第十二届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2009年

4 金叶青;姚熊亮;尹绪超;庞福振;;复杂锥柱结构声辐射数值计算研究[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年

5 袁亮;艾国庆;倪樵;;用有限元/边界元方法计算U型输流管耦合振动声辐射[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

6 袁亮;艾国庆;倪樵;;用有限元/边界元方法计算U型输流管耦合振动声辐射[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

7 邓晓峰;李贤徽;;外场声辐射问题的无网格法[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年

8 高煜;程昊;毕传兴;陈剑;;基于分布源边界点的结构声辐射和声灵敏度的研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

9 吕世金;黎胜;朱正道;杨婧媛;;双层加肋圆柱壳近场声辐射预报及模型试验分析[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年

10 吴景明;李贤徽;胡文林;;应用进化策略对加筋板的声辐射优化[A];2008年船舶水动力学学术会议暨中国船舶学术界进入ITTC30周年纪念会论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 赵志高;结构声辐射的机理与数值方法研究[D];华中科技大学;2005年

2 刘志红;声辐射预估理论及其应用研究[D];青岛理工大学;2010年

3 陈鸿洋;水下有界空间中弹性结构的声辐射预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

4 黎胜;水下结构声辐射和声传输的数值分析及主动控制模拟研究[D];大连理工大学;2001年

5 李林凌;计及气固耦合声辐射理论与应用研究[D];华中科技大学;2005年

6 高煜;基于波叠加方法的声辐射与声学灵敏度算法的若干关键问题研究[D];合肥工业大学;2009年

7 李普;结构振动声辐射系统鲁棒H_∞控制研究[D];东南大学;2001年

8 刘宝山;结构振动声辐射灵敏度分析及优化设计研究[D];大连理工大学;2010年

9 靳国永;结构声辐射与声传输有源控制理论与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

10 陈炉云;基于多学科设计优化的潜艇结构—声辐射优化研究[D];上海交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 窦松然;壳体结构振动及声辐射的粘弹性阻尼控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 姚明镜;基于流固声耦合的机械结构振动—声辐射研究[D];南华大学;2015年

3 陈朵朵;管道风吹声在锅炉泄漏监测中的应用研究[D];华北电力大学;2015年

4 李瑰;内燃机结构声辐射仿真技术研究[D];中北大学;2016年

5 高伟龙;基于声辐射的板结构优化[D];中北大学;2016年

6 杨勇;周期加强薄板声辐射数值方法研究[D];大连理工大学;2009年

7 石炜;矩形薄板的振动与声辐射研究及其控制[D];西南交通大学;2010年

8 丁舒涛;声辐射薄板的优化方法研究[D];上海交通大学;2010年

9 钱勇;结构声辐射主动控制研究及实现[D];桂林电子科技大学;2011年

10 潘晨鸽;薄板声辐射的参数随机性研究与波传播方法[D];大连理工大学;2014年

  本文关键词：基于声辐射的板结构优化，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：322028