厚圓柱殼的振動分析及阻尼減振效果的研究與應用.pdf

1、潛艇是海軍的重要組成部分，但潛艇噪聲過大會增大被發(fā)現(xiàn)的幾率，從而使自身的生存受到威脅。研究表明輻射噪聲很大部分來自機械噪聲，這類噪聲來源于傳動裝置工作時產(chǎn)生的振動，并通過艇體向水流場中輻射噪聲，因此抑制艇體的振動對降低潛艇噪聲具有很大作用。目前，對機械噪聲控制主要是采用隔振方法，艇體近似成圓柱殼后的振動分析也大都采用薄殼力學模型，鑒于厚圓柱殼分析與薄殼的明顯不同，本文主要研究了厚殼體振動模型以及阻尼對抑制厚圓柱殼振動和減弱圓柱殼輻射聲場

2、的作用。
　　分析柱坐標系下任一厚圓柱殼體單元的三向應力狀態(tài)，考慮薄殼中忽略的沿厚度方向，即R方向變化的正應力和剪切應變，推導厚殼體中任一單元點運動方程和振動狀態(tài)方程；根據(jù)邊界條件求解殼體的模態(tài)參數(shù)，并利用實驗驗證該理論的有效性，為厚殼體的振動預報提供理論依據(jù)。
　　基于模態(tài)應變能法求得敷設自由阻尼的單層圓柱殼體和擁有約束阻尼層的“三明治”圓柱殼體的前十階模態(tài)阻尼比，分別考察了兩種阻尼形式下阻尼材料的損耗因子和相對剛度以及阻

3、尼層的厚度比和鋪層角對整體結構模態(tài)阻尼比的影響，得出圓柱殼體結構中阻尼層各因素對整體結構振動性能的影響規(guī)律。
　　通過比較常用減振效果衡量指標，確定了振級落差目標函數(shù)，以影響阻尼減振效果的各因素為設計變量，對含有約束阻尼層的無限長圓柱殼體進行了阻尼減振效果的優(yōu)化，確定了“三明治”結構無限長圓柱殼體在振級落差取最小值時的阻尼層參數(shù)取值；對于有限長實心軸或殼體的軸向振動，采用改變截面半徑并敷設自由阻尼的方式來抑制軸向振動，考察了這種結

4、構在不同的小端半徑和軸向高度下阻尼材料對軸向振動的抑制效果。
　　建立了實際潛艇的模型，分析了潛艇的模態(tài)；以加速度振源模擬潛艇傳動裝置對艇體的激勵，考察了在加速度振源下潛艇的輻射聲場；分析了潛艇各板塊對流場中某點聲壓的板塊貢獻量；對構成艇體的板塊賦予“三明治”結構屬性，求得在同樣的振源下潛艇的輻射聲場，對比同一響應點在單層殼和復合殼兩種屬性下的響應聲壓，得出阻尼材料在降低潛艇輻射聲場中的作用。通過對比分析，可以看出用阻尼的方式抑制