含損傷加筋結(jié)構(gòu)水中振動(dòng)與聲輻射特性研究.pdf

1、艦船結(jié)構(gòu)處于多種激勵(lì)作用的環(huán)境中，研究其振動(dòng)與水下聲學(xué)的特征對(duì)于提高艦船的使用性能和作戰(zhàn)能力都有非常重要的意義。 結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射問題在工程中一直受到人們的關(guān)注，其分析方法分為解析法和數(shù)值法。前者適用于幾何形狀、材料屬性及邊界條件等都比較簡(jiǎn)單規(guī)則的彈性結(jié)構(gòu)，而后者適用于比較復(fù)雜的彈性結(jié)構(gòu)。有限元法是工程上常用的數(shù)值方法，可用于求解任意復(fù)雜表面的振動(dòng)問題；邊界元法在處理無窮域問題有其獨(dú)特的優(yōu)越性。 工程結(jié)構(gòu)在承載過程中出現(xiàn)

2、損傷是不可避免的，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷后，會(huì)表現(xiàn)出不同于健康結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，同樣由于力學(xué)特性的變化，結(jié)構(gòu)的聲輻射特性也會(huì)發(fā)生變化。利用結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的變化可以對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷加以識(shí)別和評(píng)估，預(yù)測(cè)受損結(jié)構(gòu)的壽命、結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)聲輻射變異等。本文選擇在船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物中常見的加筋板結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，通過結(jié)構(gòu)有限元、邊界元和損傷力學(xué)等基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)流固耦合及結(jié)構(gòu)聲輻射特性研究的現(xiàn)狀，對(duì)水中含損傷板架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性及聲輻射特性進(jìn)行了

3、研究。 本文采用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和聲輻射的有關(guān)理論，以加筋板結(jié)構(gòu)為例，分別研究了水中含損傷結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性、靜力特性、強(qiáng)迫振動(dòng)特性、輻射聲功率、輻射指向性等特性參數(shù)。基于Mindlin理論，本文建立了描述健康和損傷的四結(jié)點(diǎn)有限元板殼單元模型；基于Green函數(shù)理論，將結(jié)構(gòu)所處的流體環(huán)境考慮為無粘、無旋、不可壓縮的理想流體，推導(dǎo)了三維問題拉普拉斯方程的基本解，并利用邊界元方法將流體對(duì)結(jié)構(gòu)的影響歸結(jié)為對(duì)結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量矩陣的影響；針對(duì)各向同