點陣夾芯結(jié)構的振動和聲輻射研究.pdf

1、點陣材料具有分子點陣構型的周期性結(jié)構特點，被認為是二十一世紀最具發(fā)展前景的先進多功能復合材料。與傳統(tǒng)金屬或非金屬材料相比，點陣材料具備散熱、減振、抗沖、吸聲等諸多復合特性；與泡沫材料相比，點陣材料的拓撲結(jié)構則具有細觀結(jié)構易描述和設計可控性的特點。具有承載能力的點陣夾芯結(jié)構，在靜力學、動力學、聲學方面均表現(xiàn)現(xiàn)出新的特征，學者們對其研究處于起始階段。本文以點陣夾芯板為對象，利用理論和實驗的方法對該結(jié)構的靜剛度、固有頻率、動力學響應、振動表征

2、和聲輻射特性進行了研究，主要內(nèi)容包括：
　　基于多孔結(jié)構的細觀胞元學說，推導了幾種典型點陣材料的彈性本構關系，為后續(xù)研究點陣夾芯結(jié)構的靜、動力學特性奠定基礎?；?Hoff理論的彎曲變形行為假設，分析了點陣夾芯結(jié)構的剛度特性。以此為依據(jù)，考慮了芯層的彎曲特性，提出了一種改進方法。通過兩種理論下不同點陣夾芯結(jié)構靜剛度的比較分析，探討了原Hoff理論假設條件的適用性范圍，并分析了改進方法的可行性和先進性。
　　分別基于 Hoff

3、理論和其改進方法推導了簡支條件下點陣夾芯板固有頻率的解析表達式，結(jié)合數(shù)值分析比較了兩種理論在計算固有頻率的差異之處，并利用實驗結(jié)果驗證了改進 Hoff理論的有效性和精確性。以兩種典型的點陣拓撲結(jié)構為對象，分析了原 Hoff理論和改進方法在計算夾芯板固有頻率時的差異，驗證了改進方法在計算固有頻率時的先進性。分析了點陣芯層的細觀參數(shù)、拓撲形式和芯層材質(zhì)對固有頻率的影響，為通過修改芯層細觀參數(shù)調(diào)整夾芯板的固有特性提供了理論支持。
　　推

4、導了點陣夾芯結(jié)構主振型的正交性條件，以此為基礎，基于模態(tài)疊加法和Duhamel積分推導了夾芯板動力響應解析表達式。分析了幾種典型激勵形式下夾芯板的穩(wěn)態(tài)響應和瞬態(tài)響應，提出了一種不同外載激勵形式下表征夾芯板響應特性的方法，即廣義響應譜。夾芯板的動力響應同時受到外部激勵和內(nèi)部參數(shù)的共同作用，為消除了外載激勵的干擾，提出了夾芯板的振動因子以表征夾芯板內(nèi)部參數(shù)對動力響應的影響。
　　研究了點陣夾芯結(jié)構受到外載激勵時的聲輻射特性。根據(jù)Hel

5、mholtz聲波方程和格林函數(shù)法推導了夾芯板的遠場聲壓的解析表達式，分析了不同激勵形式對的輻射聲壓和聲功率的影響。為消除激勵形式對聲輻射特性的影響，推導了一種不依賴于外載激勵的平均輻射效率的表征方法。分別討論了芯層參數(shù)對輻射聲功率和平均輻射效率的影響，為夾芯板聲輻射預測和優(yōu)化設計提供了理論基礎。
　　最后，分別對點陣夾芯板進行了模態(tài)分析、響應測試和聲強實驗，其結(jié)果驗證了本文理論推導的關于固有頻率、動力響應和輻射聲功率解析解的正確性