板式结构声辐射特性的研究.pdf

中北大学学位论文图书分类号TB532 (姓名、职称)张保成教授申请学位级别工学硕士专业名称机械设计及理论论文提交日期2014年5月28日论文答辩日期2014年5月20日学位授予日期________年_____月______日论文评阅人答辩委员会主席2014 年5月28日中北大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:日期:关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定,其中包括:①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;③学校可允许学位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文;⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名:日期:导师签名:日期:中北大学学位论文板式结构声辐射特性研究摘要板式结构作为一种基本结构形式,在国防、民用等行业产品中广泛应用,它不仅在受到激励作用下会向外辐射噪声,而且也可用于控制噪声的传播。因此,对板式结构的振动声辐射研究不仅具有理论研究意义,也有较大的工程应用价值。本文针对板式结构的振动声辐射特性展开了研究,并对表面大量采用板式结构的发动机模型进行了声场求解分析。本文的主要研究工作有:(1)基于弹性力学及有限元的相关理论,结合Mindlin板弯曲理论,探究了单元应变位移关系、位移函数同应变阵的关系以及应力与应变之间的关系。对板式结构在不同载荷情况下的振动响应情况进行了理论分析。基于振动响应结果,研究了板结构振动所激发的声学响应,推导得到了边界积分方程的离散形式。(2)介绍了以三次B样条函数作为单元型函数的研究方法来分析薄板的弯曲、振动问题。建立基于Helmholtz边界方程的边界元模型,采用基于三次B样条函数的耦合有限元法-边界元法对在空气介质中的矩形钢板进行了辐射声功率的数值计算,同采用Matlab编制的Rayleigh积分公式计算矩形钢板辐射声功率的结果对比,由此来验证基于三次B样条函数的耦合FEM-BEM方法在计算板式结构辐射声功率上的精度和准确性。(3)探讨了以下板式结构参数对其声辐射特性的影响:1)平板、加肋板、梯形板、三角形板和梯形板这五种不同的板式结构形状;2)加肋板中肋条的布置方案;3)20种不同组合的边界约束条件;4)在等厚板中不同的厚度值、在厚度值线性变化的变厚度中不同的倾斜角;5)不同的长宽比。(4)针对边界元法在计算大规模问题时耗时、耗计算空间甚至出现无法计算的问题,文章应用快速多极边界元算法,并以此为理论基础对表面结构大量采用板式结构的某型发动机模型进行了声辐射求解,并同采用常规边界元算法进行了对比,验证了快速多极边界元法在计算大规模问题时的准确性和高效性。中北大学学位论文关键词:Mindlin板理论,声辐射,三次B样条函数,耦合有限元-边界元法,快速多极边界元法中北大学学位论文Research on the Acoustical Radiation Characteristics of Plate StructureAbstractThe plate as a basic structure, has been widely adopted both in the National Defense areas and the daily life that closely related to not only can be motivated to radiate noise under the action ,but also can be used to control the spread of , the study on vibration and sound radiation of the plate structure has not only theoretical significance ,but also has large value of engineering main work of this theses are:(1)Based on the theory of elastic mechanics and finite elemen