壳体结构振动及声辐射的粘弹性阻尼控制技术研究

发布时间：2017-09-26 17:25

  本文关键词：壳体结构振动及声辐射的粘弹性阻尼控制技术研究

  更多相关文章： 粘弹性阻尼 壳体结构 振动及声辐射 阻尼控制技术 优化研究

【摘要】：粘弹性阻尼结构因其具有阻尼性能好、适用性强、减振频带宽等诸多优点广泛应用于大型船舶、舰艇、鱼雷等军用和民用工业的减振降噪及声辐射应用中。但敷设阻尼材料后也会带来结构质量增加等新问题,而且现有的阻尼结构控制技术理论还需进一步发展。本文研究了粘弹性阻尼控制技术在壳体结构振动及声辐射中的应用,具有一定的理论研究意义和实际工程应用价值。本文针对粘弹性材料本构关系以复数形式表示且随频率不断发生变化的特性,选择了有限元迭代法对粘弹性复合结构进行模拟,并通过粘弹性夹层梁模型验证了所使用方法的正确性。然后采用此方法对带有基座的环肋圆锥壳模型进行分析,研究了粘弹性材料不同的敷设方法对结构振动特性的影响,得到了粘弹性材料在结构基座中的最佳敷设位置。由于在实际的工程中阻尼材料用量过多会增加结构质量,因此会对阻尼材料的用量加以控制。在约束阻尼结构中的阻尼材料用量一定的前提下,为使阻尼利用率达到最高,减振效果达到最好,本文对阻尼结构进行优化。首先,研究了基于优化准则法的约束阻尼结构拓扑优化方法,编写了约束阻尼材料的拓扑优化程序,对一约束阻尼圆柱壳的约束阻尼材料的布局进行优化,得到材料的最佳敷设方法;其次,采用零阶优化方法,对约束阻尼的阻尼层和约束层的厚度进行尺寸优化,得到约束阻尼敷设的最佳厚度。粘弹性阻尼复合结构水下声辐射也是当今社会一个十分重要的研究方向。本文通过利用有限元法和边界元法对结构进行水下振动及声辐射计算。计算环肋圆锥壳结构的固有模态以及与水介质的耦合模态,并分析结构在水中的辐射声场。然后在结构上敷设粘弹性阻尼,分析阻尼对结构声辐射的影响,并从阻尼的厚度、阻尼敷设位置等几个方面对结构声辐射的影响进行分析,得到一般性的规律。本文所研究的成果为今后粘弹性阻尼在结构振动及声辐射控制中的敷设方法应用提供了一定的指导意义,为粘弹性阻尼材料的选择和布局上提供了有益的参考。
【关键词】：粘弹性阻尼 壳体结构 振动及声辐射 阻尼控制技术 优化研究
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.44
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外的研究现状10-15
• 1.2.1 粘弹性阻尼减振研究10-13
• 1.2.2 粘弹性阻尼优化研究13-14
• 1.2.3 水中结构振动声辐射研究14-15
• 1.3 本文主要研究的内容15-17
• 第2章 环肋圆锥壳的粘弹性阻尼控制技术研究17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 粘弹性材料的基本特性17-18
• 2.3 粘弹性复合结构的有限元迭代法18-20
• 2.4 粘弹性复合结构的有限元迭代法的模型验证20-22
• 2.4.1 复常数粘弹性模型20-21
• 2.4.2 频变粘弹性模型21-22
• 2.5 环肋圆锥壳结构中粘弹性阻尼的敷设方法分析22-28
• 2.5.1 有限元模型建立22-23
• 2.5.2 带有基座的环肋圆锥壳的自由振动计算23-24
• 2.5.3 自由阻尼结构对环肋圆锥壳振动特性的影响24-26
• 2.5.4 约束阻尼结构对环肋圆锥壳振动特性的影响26-28
• 2.6 本章小结28-30
• 第3章 圆柱壳振动控制中的约束阻尼结构优化研究30-48
• 3.1 引言30
• 3.2 结构优化方法介绍30-31
• 3.3 变密度法概述31-33
• 3.4 拓扑优化模型的建立及求解33-39
• 3.4.1 基于变密度法的拓扑优化模型33-34
• 3.4.2 拓扑优化模型的灵敏度表达式34-36
• 3.4.3 基于优化准则法的设计变量更新准则及收敛准则36-38
• 3.4.4 约束阻尼结构的拓扑优化步骤和流程图38-39
• 3.5 阻尼结构在约束阻尼圆柱壳振动中的拓扑优化39-43
• 3.5.1 模型建立39-40
• 3.5.2 约束阻尼圆柱壳阻尼拓扑优化模型结果分析40-43
• 3.6 约束阻尼结构在振动中的阻尼尺寸优化43-47
• 3.6.1 约束阻尼圆柱壳的结构尺寸优化模型44
• 3.6.2 约束阻尼圆柱壳尺寸优化模型结果分析44-47
• 3.7 本章小结47-48
• 第4章 环肋圆锥壳结构的水下声辐射计算研究48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 结构流固耦合振动和声辐射的基本计算方法48-50
• 4.2.1 声学有限元法48-50
• 4.2.2 声学边界元法50
• 4.2.3 统计能量法50
• 4.3 环肋圆锥壳结构耦合模态分析50-55
• 4.3.1 结构计算模型的建立50-51
• 4.3.2 结构耦合模态分析51-55
• 4.4 环肋圆锥壳的频率响应分析55-57
• 4.5 环肋圆锥壳结构辐射声场分析57-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 粘弹性阻尼对结构振动声辐射的影响分析62-70
• 5.1 引言62
• 5.2 阻尼处理对环肋圆锥壳结构水下振动声辐射的影响62-65
• 5.3 阻尼厚度对环肋圆锥壳结构水下振动声辐射的影响65-66
• 5.4 阻尼敷设方法对环肋圆锥壳结构水下振动声辐射的影响66-68
• 5.5 本章小结68-70
• 结论70-72
• 参考文献72-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果77-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 杨雪,王源升,朱金华,余红伟;多层阻尼复合结构阻尼性能[J];复合材料学报;2005年03期

2 陈前;朱德懋;;弹性——粘弹性复合结构模态理论[J];固体力学学报;1990年01期

3 李家春;叶邦彦;汤勇;管琪明;刘伟;;基于密度法的热传导结构拓扑优化准则算法[J];华南理工大学学报(自然科学版);2006年02期

4 刘天雄,华宏星,陈兆能,朱继梅;约束层阻尼板的有限元建模研究[J];机械工程学报;2002年04期

5 李军强;粘弹性复合结构动力响应的实用数值算法[J];机械;2001年02期

6 桂洪斌,赵德有,郑云龙;粘弹性阻尼层结构动力问题有限元分析综述[J];振动与冲击;2001年01期

7 沈顺根,冷文浩;粘弹性线性复合结构动力特性分析[J];中国造船;1996年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 盛佳;粘弹性复合材料结构的自由振动[D];南昌航空大学;2012年

，

本文编号：924807