基于聲輻射模態(tài)的結(jié)構(gòu)聲學(xué)研究及其靈敏度分析.pdf

1、聯(lián)合利用有限元方法和聲輻射模態(tài)方法求解封閉結(jié)構(gòu)輻射的聲功率,并分析了結(jié)構(gòu)輻射聲功率關(guān)于設(shè)計(jì)變量的靈敏度。在結(jié)構(gòu)振動(dòng)環(huán)節(jié),利用有限元方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析得到表面振速;在聲輻射環(huán)節(jié),采用聲輻射模態(tài)展開振動(dòng)表面輻射的聲場(chǎng)信息。由于聲輻射模態(tài)在中,低頻范圍內(nèi),前幾階聲輻射模態(tài)對(duì)聲功率的貢獻(xiàn)量占整體聲功率的絕大部分,這使得聲功率的求解變得更加簡(jiǎn)單。
　　 利用有限元方法,建立了加筋板有限元分析模型,介紹了結(jié)構(gòu)固有頻率靈敏度和振動(dòng)響應(yīng)

2、靈敏度的求解方法。在結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上,計(jì)算了加筋板結(jié)構(gòu)表面振速關(guān)于設(shè)計(jì)變量的靈敏度,并分析了加強(qiáng)筋厚度變化對(duì)結(jié)構(gòu)固有頻率、振速響應(yīng)的影響。分析結(jié)果表明,加筋改變了結(jié)構(gòu)的固有頻率,且對(duì)第一階固有頻率的影響最大;加筋可以減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)速度,降低結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng),此外結(jié)構(gòu)振動(dòng)靈敏度分析為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供修改方向。
　　 基于輻射聲功率的二次型表達(dá)式,采用聲輻射模態(tài)方法對(duì)封閉結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)聲學(xué)及其關(guān)于設(shè)計(jì)變量的靈敏度分析。以一個(gè)加筋箱體為

3、例,計(jì)算了箱體結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射的聲功率及其關(guān)于設(shè)計(jì)變量的靈敏度。結(jié)果表明,當(dāng)激勵(lì)頻率遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)振動(dòng)固有頻率時(shí),加筋可以降低結(jié)構(gòu)輻射的聲功率;而當(dāng)加筋使結(jié)構(gòu)固有頻率接近激勵(lì)頻率時(shí),加筋甚至產(chǎn)生負(fù)面影響,此時(shí)通過(guò)加筋降低結(jié)構(gòu)輻射聲功率是沒(méi)有意義的。因此,加筋時(shí)應(yīng)充分考慮加筋對(duì)結(jié)構(gòu)固有頻率的影響,避免結(jié)構(gòu)固有頻率接近激勵(lì)頻率帶而產(chǎn)生共振。
　　 基于聲輻射模態(tài)計(jì)算封閉結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射的聲功率時(shí),公式中包含了聲輻射模態(tài)交叉項(xiàng)的影響。本文將聲輻射模