障板上矩形薄板在浅水环境中的振动及声辐射解析分析

发布时间：2021-11-21 03:39

　　通过推导得到浅水环境中矩形板声辐射阻抗矩阵的解析表达,进一步结合振动假设模态方法及辐射表面单元辐射器思想求解浅水环境中矩形板的振动响应,分析水深对矩形板模态附加质量的影响,给出矩形板模态附加质量随水深的变化情况,得到波导模态的激发对附加质量的影响,并通过对辐射抗矩阵的特征分析得到附加质量在板上分布的主要模式;进一步结合声辐射模态辐射效率,分析水深变化对矩形板振动响应峰值及远场声辐射的影响,分析结果表明:水深度变化对振动响应峰值及声辐射功率的影响与第1阶声辐射模态的辐射效率随深度的变化具有一致性。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

浅水环境中矩形板

选取一长度为0.558 8 m, 宽度为0.863 6 m,厚度为0.009 5 m的简支矩形板(板及水介质参数与文献[18]一致)。板密度为2 700 kg/m3,结构声速为5 737 m/s。水密度取1 026 kg/m3,水中声速取1 500 m/s。在中心附近位置(0.51Lx, 0.52Ly)处施加一垂向点力,由式(4)～式(6)及式(9)计算得到考虑不同水深度时该点的原点导纳曲线,如图2所示。从图2中可以看出,水介质深度的改变对峰值频率及幅值均产生了不同程度的影响。在考虑的频段内,水深的改变对于板(1,1)阶模态固有频率的影响最大,对(1,3)模态固有频率略有影响。值得注意的是,对比不同水深情况,可以发现水深度变化对(1,1)和(1,3)阶固有频率的影响不一致。

为分析产生此种不一致的原因,本文根据解析形式的辐射抗矩阵,绘制模态附加质量随深度的变化曲线如图3所示。从图3中可以看出:对比代表半无限空间中的模态附加质量的虚线,可以发现在水深较浅时板的模态附加质量显著大于其在半无限环境中的附加质量;另外,随深度增加,模态附加质量呈现下降趋势,并受到深度方向波导模态激发的影响,当满足ωmLz=πc 时会出现共振响应特性,此时模态附加质量骤增。在此基础上进一步考察Lz=4Lx的情况,由图3可知此深度下(1,1)模态的附加质量值大于半无限空间,而(1,3)模态附加质量值则小于半无限空间(1,3)模态附加质量值,这与图2中的结果相吻合。

【参考文献】：
期刊论文
[1]加筋矩形薄板的平均声辐射效率[J]. 任惠娟,盛美萍.  振动与冲击. 2016(20)
[2]敷设手性覆盖层加筋梁低频振动和声辐射特性[J]. 朱大巍,黄修长,华宏星,肖锋.  振动与冲击. 2014(11)
[3]水下加筋板振动声辐射的代理模型研究[J]. 黎胜,杨婧媛.  声学学报. 2010(06)
[4]基于声辐射模态的有源结构声辐射系统鲁棒H∞控制[J]. 张军,姜哲.  振动与冲击. 2010(04)
[5]基于FEM/BEM法的内部声激励水下圆柱壳声辐射计算[J]. 陈美霞,邱昌林,骆东平.  中国舰船研究. 2007(06)



本文编号：3508696