板殼結(jié)構(gòu)的聲散射數(shù)值及實(shí)驗(yàn)分析.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近幾十年來(lái)結(jié)構(gòu)體的聲散射一直受到許多工程領(lǐng)域的重視。結(jié)構(gòu)體的聲散射含有結(jié)構(gòu)物的幾何形狀以及結(jié)構(gòu)組成等重要的信息，通過(guò)對(duì)散射波場(chǎng)的分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)物的偵測(cè)以及探傷，深入研究目標(biāo)的散射特性是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)特征提取和識(shí)別的基礎(chǔ)，因此，聲散射的研究在實(shí)際工程中有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)船舶與海洋結(jié)構(gòu)物中的板殼等結(jié)構(gòu)的聲散射作了數(shù)值和實(shí)驗(yàn)分析，完成的主要工作和創(chuàng)新性成果如下： 基于Greenberg的方法，推導(dǎo)了具有阻

2、抗邊界條件的淺水Green函數(shù)。建立了淺水域的聲學(xué)邊界元方程，利用邊界元法研究了三維海洋波導(dǎo)與散射體相互作用的問(wèn)題。分析了當(dāng)聲波與結(jié)構(gòu)體相互作用時(shí)，理想邊界條件以及海底阻抗對(duì)結(jié)構(gòu)散射特性的影響。數(shù)值分析表明：淺海中橢球體的散射特性與自由場(chǎng)中明顯不同，當(dāng)橢球體按照一定比例變化，其散射聲壓變化規(guī)律會(huì)近似于球體而聲壓幅值低于球體。具有阻抗邊界條件的淺海球體的散射特性與理想海底差別較大，海底阻抗對(duì)水平斷面以及垂直斷面的散射場(chǎng)都有一定的影響，目標(biāo)

3、距離海底越近，計(jì)算場(chǎng)點(diǎn)散射聲壓受海底邊界條件的影響越大，阻抗越大，散射聲壓越大。分析淺海聲散射時(shí)，海底阻抗的影響不可忽視。合理設(shè)計(jì)水下結(jié)構(gòu)，控制其在淺水域中散射特性是未來(lái)研究發(fā)展的方向。 利用邊界元法，對(duì)剛性和絕軟表面裂紋板的聲散射進(jìn)行了數(shù)值分析。考察了裂紋的位置以及形狀等因素對(duì)散射聲壓影響。計(jì)算結(jié)果表明，裂紋數(shù)目越多，散射聲壓越低；含裂紋的剛性板和絕軟板對(duì)聲場(chǎng)的指向性影響較大。其次，采用先進(jìn)的聲學(xué)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)包括直裂紋、斜裂紋、

4、表面裂紋、不同裂紋類型組合的多裂紋板等13塊邊界為自由邊界的鋁板以及完好板進(jìn)行了插入損失試驗(yàn)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：裂紋長(zhǎng)度和裂紋板的插入損失成反比。裂紋越長(zhǎng)，插入損失越小；裂紋距離聲源越近，插入損失越??；裂紋越深，插入損失越??；裂紋數(shù)量越多，插入損失越小。插入損失可以作為一種診斷指標(biāo)應(yīng)用于無(wú)損檢測(cè)當(dāng)中。 利用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置將球形聲源近似為點(diǎn)聲源，以敷設(shè)阻尼和軟表面材料的鋁板為研究對(duì)象，利用聲學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，考察了在點(diǎn)聲源作用下鋁板的聲

5、散射以及聲透射特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在點(diǎn)聲源作用下，有限板的聲透射特點(diǎn)是聲源距離有限板越近，插入損失越大，敷設(shè)阻尼有限板的插入損失要比沒有敷設(shè)阻尼有限板的大，敷設(shè)軟表面材料板的插入損失要高于普通鋁板的插入損失。因此，在船舶含有聲源的艙室內(nèi)敷設(shè)阻尼(或者敷設(shè)相對(duì)較“軟”材料)，能夠起到更好的隔聲效果，提高艙室內(nèi)部聲源向聲場(chǎng)中透射的傳聲損失。本文的研究結(jié)果在研究敷設(shè)阻尼結(jié)構(gòu)的聲散射、聲透射等方面有著積極作用，對(duì)于預(yù)報(bào)潛艇的振動(dòng)、噪聲和提高潛艇