船體結構振動特性.doc
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船體結構振動特性,摘要對于水下結構而言，動力裝置的振動是引起水下結構振動的主要振源之一?；Y構是用來固定動力裝置于船體的，研究基座的動力學特性對于水下結構的減振降噪有著重要意義。殼體是水下結構向流體介質輻射噪聲的直接接觸面。所以，研究基座和殼體結構的動力特性與振動傳遞特性對于水下結構有重要意義。本文主要包括以下幾方面的內容：第一，對水...
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摘 要
對于水下結構而言，動力裝置的振動是引起水下結構振動的主要振源之一?；Y構是用來固定動力裝置于船體的，研究基座的動力學特性對于水下結構的減振降噪有著重要意義。殼體是水下結構向流體介質輻射噪聲的直接接觸面。所以，研究基座和殼體結構的動力特性與振動傳遞特性對于水下結構有重要意義。
本文主要包括以下幾方面的內容：第一，對水下結構艙段進行了模態(tài)分析與頻率響應分析，得到水下結構艙段的動力學特性包括基座、外殼、橫艙壁及平臺結構各自的動力學特性特點。第二，通過改變結構的幾何參數如面板厚度、腹板厚度、肘板厚度、肘板數以及殼體厚度等，研究了各參數對傳遞率的影響。得出面板厚度、腹板厚度、肘板厚度、肘板數以及殼體厚度對傳遞特性的影響規(guī)律。第三，采用有限元和邊界元相結合的方法，對水下結構的輻射聲功率、聲輻射效率、聲壓級及聲強級進行計算與分析，研究了幾何參數變化（面板厚度、腹板厚度、肘板厚度、肘板數以及殼體厚度）對輻射聲功率、聲輻射效率、聲壓級及聲強級的影響規(guī)律。
關鍵詞：水下結構；基座；振動；傳遞特性；聲輻射
Abstract
For the underwater structure, ship vibration caused by power plant is one of the main vibration source. Fixed-base structure is used to unit power plant on the hull, the base dynamic characteristics of underwater structure vibration isolation and noise control is of great significance. Shell is the direct radiated noise structure contacted the fluid medium with underwater structure. Therefore, the research of base and the shell structure about the power and vibration transmission characteristics are important for the underwater structure.
This article includes the following aspects: First, the structure of the underwater cabin modal analysis and frequency response analysis get some important conclusion about the cabin of underwater structure include the dynamic characteristics of the base, the shell, the transverse bulkheads and the platform structure. Second, by changing the geometric parameters such as base panel thickness, base web thickness, base elbow plate thickness, base elbow plate amount and the shell thickness,have a research on the transmission rate of the various parameters. Draw panel thickness, web thickness, elbow thickness, elbow plate amount and the shell thickness on the transmission characteristics are investigated. Third, the use of finite element and boundary element method of combining, the structure of the underwater radiated power, radiation efficiency, sound pressure and sound intensity level is calculated and analyzed to study the geometric parameters (panel thickness, web thickness, elbow thickness, elbow plate amount and the shell thickness) on the radiated sound power, radiation efficiency, sound pressure and sound intensity level are investigated.
Key words: underwater structures; base; vibration; transfer characteristics; sound radiation
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 研究的背景與選題的意義 1
1.2 結構隔振與聲輻射問題的國內外研究進展綜述 2
1.2.1 結構振動隔離問題的國內外研究進展綜述 3
1.2.2 結構振動聲輻射問題的國內外研究進展綜述 5
1.3 本文的主要研究內容及方法 6
1.3.1 本文主要工作 6
1.3.2 本文創(chuàng)新點 7
第2章 動力學及聲學分析理論方法 8
2.1 振動結構模態(tài)分析基本原理 8
2.2 頻率響應函數分析理論 10
2.3 振動傳遞特性的表征參數 12
2.3.1 力傳遞率 12
2.3.2 振級落差 13
2.4 結構振動聲輻射原理 13
2.5 聲輻射特性的表征參數 14
2.5.1 聲場與聲源的度量 14
2.5.2 聲輻射效率 15
第3章 艙段結構動力特性分析 16
3.1 船體結構典型基座結構型式 16
3.2 振動沿船體結構的傳播 19
3.3 艙段結構模型 20
3.4 艙段結構的有限元模型 23
3.5 艙段結構模態(tài)分析 24
3.6 艙段結構的傳遞特性分析 26
3.6.1 基座結構傳遞特性分析 28
3.6.2 平臺結構傳遞特性分析 28
3.6.3 外殼艙壁結構傳遞特性分析 29
3.6.4 前后橫艙壁結構傳遞特性分析 30
第4章 艙段結構振動傳遞特性分析 33
4.1 振動傳遞函數 33
4.2 艙段結構尺寸參數修改與所得模型 33
4.3 幾何參數對基座振動傳遞特性的影響 34
4.3.1 面板厚度的影響 34
4.3.2 腹板厚度的影響 44
4.3.3 肘板厚度的影響 50
4.3.4 肘板數目的影響 56
4.3.5 殼體厚度的影響 61
4.4 振動傳遞表征參數力傳遞率 67
第5章 艙段結構聲輻射分析 70
5.1 船體基座聲學設計的基本原則及方法 70
5.2 振動結構水下聲輻射計算的邊界元方法 71
5.3 振動結構的水下聲輻射計算 72
5.3.1 面板厚度對聲輻射的影響 73
5.3.2 腹板厚度對聲輻射的影響 75
5.3.3 肘板厚度對聲輻射的影響 78
5.3.4 肘板數目對聲輻射的影響 80
5.3.5 殼體厚度對聲輻射的影響 83
第6章 總結與展望 87
參考文獻 89
對于水下結構而言，動力裝置的振動是引起水下結構振動的主要振源之一?；Y構是用來固定動力裝置于船體的，研究基座的動力學特性對于水下結構的減振降噪有著重要意義。殼體是水下結構向流體介質輻射噪聲的直接接觸面。所以，研究基座和殼體結構的動力特性與振動傳遞特性對于水下結構有重要意義。
本文主要包括以下幾方面的內容：第一，對水下結構艙段進行了模態(tài)分析與頻率響應分析，得到水下結構艙段的動力學特性包括基座、外殼、橫艙壁及平臺結構各自的動力學特性特點。第二，通過改變結構的幾何參數如面板厚度、腹板厚度、肘板厚度、肘板數以及殼體厚度等，研究了各參數對傳遞率的影響。得出面板厚度、腹板厚度、肘板厚度、肘板數以及殼體厚度對傳遞特性的影響規(guī)律。第三，采用有限元和邊界元相結合的方法，對水下結構的輻射聲功率、聲輻射效率、聲壓級及聲強級進行計算與分析，研究了幾何參數變化（面板厚度、腹板厚度、肘板厚度、肘板數以及殼體厚度）對輻射聲功率、聲輻射效率、聲壓級及聲強級的影響規(guī)律。
關鍵詞：水下結構；基座；振動；傳遞特性；聲輻射
Abstract
For the underwater structure, ship vibration caused by power plant is one of the main vibration source. Fixed-base structure is used to unit power plant on the hull, the base dynamic characteristics of underwater structure vibration isolation and noise control is of great significance. Shell is the direct radiated noise structure contacted the fluid medium with underwater structure. Therefore, the research of base and the shell structure about the power and vibration transmission characteristics are important for the underwater structure.
This article includes the following aspects: First, the structure of the underwater cabin modal analysis and frequency response analysis get some important conclusion about the cabin of underwater structure include the dynamic characteristics of the base, the shell, the transverse bulkheads and the platform structure. Second, by changing the geometric parameters such as base panel thickness, base web thickness, base elbow plate thickness, base elbow plate amount and the shell thickness,have a research on the transmission rate of the various parameters. Draw panel thickness, web thickness, elbow thickness, elbow plate amount and the shell thickness on the transmission characteristics are investigated. Third, the use of finite element and boundary element method of combining, the structure of the underwater radiated power, radiation efficiency, sound pressure and sound intensity level is calculated and analyzed to study the geometric parameters (panel thickness, web thickness, elbow thickness, elbow plate amount and the shell thickness) on the radiated sound power, radiation efficiency, sound pressure and sound intensity level are investigated.
Key words: underwater structures; base; vibration; transfer characteristics; sound radiation
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 研究的背景與選題的意義 1
1.2 結構隔振與聲輻射問題的國內外研究進展綜述 2
1.2.1 結構振動隔離問題的國內外研究進展綜述 3
1.2.2 結構振動聲輻射問題的國內外研究進展綜述 5
1.3 本文的主要研究內容及方法 6
1.3.1 本文主要工作 6
1.3.2 本文創(chuàng)新點 7
第2章 動力學及聲學分析理論方法 8
2.1 振動結構模態(tài)分析基本原理 8
2.2 頻率響應函數分析理論 10
2.3 振動傳遞特性的表征參數 12
2.3.1 力傳遞率 12
2.3.2 振級落差 13
2.4 結構振動聲輻射原理 13
2.5 聲輻射特性的表征參數 14
2.5.1 聲場與聲源的度量 14
2.5.2 聲輻射效率 15
第3章 艙段結構動力特性分析 16
3.1 船體結構典型基座結構型式 16
3.2 振動沿船體結構的傳播 19
3.3 艙段結構模型 20
3.4 艙段結構的有限元模型 23
3.5 艙段結構模態(tài)分析 24
3.6 艙段結構的傳遞特性分析 26
3.6.1 基座結構傳遞特性分析 28
3.6.2 平臺結構傳遞特性分析 28
3.6.3 外殼艙壁結構傳遞特性分析 29
3.6.4 前后橫艙壁結構傳遞特性分析 30
第4章 艙段結構振動傳遞特性分析 33
4.1 振動傳遞函數 33
4.2 艙段結構尺寸參數修改與所得模型 33
4.3 幾何參數對基座振動傳遞特性的影響 34
4.3.1 面板厚度的影響 34
4.3.2 腹板厚度的影響 44
4.3.3 肘板厚度的影響 50
4.3.4 肘板數目的影響 56
4.3.5 殼體厚度的影響 61
4.4 振動傳遞表征參數力傳遞率 67
第5章 艙段結構聲輻射分析 70
5.1 船體基座聲學設計的基本原則及方法 70
5.2 振動結構水下聲輻射計算的邊界元方法 71
5.3 振動結構的水下聲輻射計算 72
5.3.1 面板厚度對聲輻射的影響 73
5.3.2 腹板厚度對聲輻射的影響 75
5.3.3 肘板厚度對聲輻射的影響 78
5.3.4 肘板數目對聲輻射的影響 80
5.3.5 殼體厚度對聲輻射的影響 83
第6章 總結與展望 87
參考文獻 89
