基于主动力方式的圆柱壳结构振动功率流控制分析

研究基于主动力方式的圆柱壳结构输入振动功率流控制，分析了圆柱壳受激振动的响应，利用导纳函数求解结构响应。将构造结构总的输入功率流为二次型函数作为控制目标函数，利用哈密尔顿二次型最小值理论给出最优控制力前馈控制表达式。分析了几个重要参数对壳体结构振动功率流控制效果的影响。     

基于分布式压电片的圆柱壳结构振动功率流主动控制研究

对基于压电片作用的圆柱壳结构振动功率流主动控制进行了研究,原始激励假设为周向余弦分布线力形式,使用压电片作为控制激振器.以输入壳体的总功率流为控制目标函数,利用导纳函数将其表示成外加电压的二次型函数形式求解最优控制电压.通过计算分析发现,压电片与原始激励间的轴向距离及压电片周向粘贴位置,都会对控制后输入壳体的总功率流产生较大影响,且影响形式不同.     

基于分布式压电片的圆柱壳结构振动功率流主动控制研究

对基于压电片作用的圆柱壳结构振动功率流主动控制进行了研究,原始激励假设为周向余弦分布线力形式,使用压电片作为控制激振器。以输入壳体的总功率流为控制目标函数,利用导纳函数将其表示成外加电压的二次型函数形式求解最优控制电压。通过计算分析发现,压电片与原始激励间的轴向距离及压电片周向粘贴位置,都会对控制后输入壳体的总功率流产生较大影响,且影响形式不同。     

圆柱壳结构输入功率流主动控制研究

利用导纳函数表示圆柱壳体在激励力与控制力同时作用下的响应,将输入壳体的总功率流表示为哈密顿二次型函数的形式,并以此为目标函数对壳体振动进行主动控制研究.另外,在目标函数中添加控制力幅值二次项以便用较小的控制力取得较为理想的控制效果.利用前馈二次型最优控制理论得到最优控制力并讨论了几个重要参数对控制效果的影响.     

损伤梁的振动功率流分析

从结构噪声的观点,对在集中力作用下的损伤梁进行了振动功率流研究,损伤部位模拟为转动弹簧,利用断裂力学的有关理论得到其转动刚度.分析了损伤梁的弯曲波运动以及振动功率流的输入和传播,结果表明振动功率流与损伤位置及其特征尺寸是相关联的,本研究为基于振动功率流方法的损伤诊断打下了理论基础.     

损伤梁的振动功率流分析

从结构噪声的观点,对在集中力作用下的损伤梁进行了振动功率流研究,损伤部位模拟为转动弹簧,利用断裂力学的有关理论得到其转动刚度。分析了损伤梁的弯曲波运动以及振动功率流的输入和传播,结果表明振动功率流与损伤位置及其特征尺寸是相关联的,本研究为基于振动功率流方法的损伤诊断打下了理论基础。     

基于有限元功率流的L型板振动传递特性

基于有限元功率流理论,对L型板振动传递特性进行研究。对比导纳功率流法计算得到的输入功率和传递功率,两者计算结果吻合得比较好,证明方法是可行、准确的。提出了评价L型板振动传递的指标功率流传递率,从而定量描述L型板通过耦合边传递振动的能力。同时,给出功率流云图,直观得到能量在L型板中流动情况,并将功率流可视化技术应用到复杂的舱段结构中。本文处理方法对工程实际中复杂结构具有一定的通用性,可以为结构振动控制设计阶段提供一定的帮助。     

基于波传播分析的水下粘弹性复合圆柱壳振动功率流研究

采用波传播分析方法,讨论了外部敷设粘弹性自由阻尼材料的无限长圆柱壳在流场中受径向简谐激励的振动功率流.用复模量形式计及粘弹性阻尼的损耗因子,研究了自由阻尼圆柱壳在外激励作用下的输入功率流和沿壳体传播的功率流.结果表明粘弹性阻尼层可以明显降低激振力输入壳体的功率流,加快振动波在结构内的衰减,为潜艇结构和水下各种管道的减振降噪提供了一定的理论参考.     

管路-圆柱壳耦合振动功率流与声辐射特性研究

管路-内含铺板圆柱壳耦合结构是潜艇、鱼雷等水下航行器装备中的典型结构,为研究管路与圆柱壳结构耦合振动噪声传递的特性,论文采用阻抗综合法,利用耦合点处力与位移连续条件,建立管路-支撑-圆柱壳耦合结构振动计算模型。管路采用考虑流固耦合以及剪切变形的"十四方程"理论,从振动功率流传播视角研究管路系统向内含铺板圆柱壳振动传递的特性,并用边界元软件计算耦合结构远场辐射声功率。计算结果表明:充液管路各簇振动功率流分布与幅值随频率、管路支撑位置而变化,且管路系统输入功率流与耦合系统远场辐射声功率相关。研究结果可为管路系统从能量流角度进行振动控制提供参考。     

损伤Timoshenko梁振动功率流特性

研究了损伤Timoshenko梁的振动功率流特性.用一局部转动弹簧来模拟梁中的损伤,利用断裂力学的有关理论得到局部弹簧的转动刚度.为了分析问题简便,讨论了一无限长Timoshenko梁在集中载荷作用下的弯曲波运动以及振动功率流的输入与传播,分析了振动功率流与损伤位置及其深度的关系,为Timoshenko梁的损伤识别提供了理论基础.     

研究阻尼复合圆柱壳振动功率流的一种新方法

减少圆柱壳振动和噪声的一种有效方法是在其表面敷设阻尼层,这种复合结构称为阻尼复合圆柱壳.分别运用薄壳理论和弹性理论描述了阻尼复合圆柱壳的内壳和阻尼层,并在此基础上提出了计算阻尼复合圆柱壳振动功率流的一种新方法.通过数值计算,得到了内外壳体厚度对复合圆柱壳振动功率流的影响规律,为圆柱壳减振降噪措施的应用提供了理论基础.     

结构型式对双层壳声辐射特性影响研究

基于有限元及边界元法，运用有限元计算软件ANSYS和声学软件SYSNOISE，通过对圆柱壳体结构形式（耐压壳板的厚度、肋骨的布置）的改变，分析了结构形式对水下结构辐射噪声的影响，找到了结构型式改变对其结构辐射噪声的影响规律。同时研究了圆柱壳不圆度对结构振动和声辐射的影响，结果表明圆柱壳不圆度的存在，一定程度上加强了水下结构的振动，且壳体截面的不圆度越大，结构的辐射声功率越大。这对降低水下航行体的噪声具有重要研究价值。     

静水压力对水下环肋圆柱壳输入功率流的影响

研究了考虑静水压力时水下环肋圆柱壳在周向余弦线分布力激励下的输入功率流特性。圆柱壳体和外流场的振动分别由Flügge壳体方程和Helmholtz波动方程描述,静水压力的影响以额外应力的形式计入壳体振动方程当中。探讨了静水压力对输入功率流的影响。结果表明外部静水压力使输入功率流曲线沿频率轴往左移动,即往低频方向移动。静水压力越大,影响越大;周向模态数越大,影响越大。文中结果对水下环肋圆柱壳的振动与噪声控制有一定的指导意义。     

不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性研究

采用解析法研究了不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,最后求解双壳体声—流体—结构耦合方程,计算结果用表面振动均方速度级、辐射声功率和辐射效率的形式表示。在数值分析部分,讨论了有限长双层圆柱壳壳间连接形式的变化、壳间及外部流场的变化对其声辐射性能的影响,得到结论是在中低频段,当内壳受激振动,通过外壳向外场辐射噪声时,其主要通道为连接内外壳壳体的实肋板,其次才是环形流场中的流体介质。     

The similitude research on underwater complex shell-structure based on SEA

In this paper, the vibration and sound radiation of the underwater complex shell-structure which is the cylindrical shell with hemi-spherical shell on the ends are studied by statistical energy analysis (SEA). The whole shell-structure is divided into the four subsystems, and the SEA physical model and power flow balance equations among these subsystems are established. The similitude relations of input power, coupling loss factor and modal density of the subsystems between the complex shell-structure and its scaled-down model are analyzed. According to the similitude theory and power flow balance equations, when the immerged shell-structures are excited, the similar relations of spatially averaged vibration response and underwater radiating sound power are established for the complex shell-structure and its scaled-down model.     

水下双层圆柱壳全频段声振特性研究

为研究水下双层圆柱壳结构全频段声振特性,基于VA-ONE建立了FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法3种不同的计算模型,进行了不同辐射介质中辐射声功率及外壳振速的计算,并进一步研究了内外壳及肋板厚度、约束条件、激励位置及层间流体对双层圆柱壳声辐射特性的影响;基于FE-BEM混合法研究了圆柱壳结构的声散射特性;研究了肋板在结构振动能量传递中的作用,提出了2种阻尼肋板的减振降噪方案并进行相关仿真分析.结果表明:重流体能够抑制结构的振动,但由于重流体声阻抗较大,结构的辐射声功率变大;结构声散射曲线在某些频率处出现峰值,且峰值频率与结构自身的固有特性有关;阻尼肋板能得到较好的减振降噪效果,工程上建议使用金属聚氨酯阻尼肋板.     

弹性圆柱壳结构的有源结构声辐射控制研究

A numerical and experimental study was presented on active control of structurally radiated sound from an elastic cylindrical shell.An analytical model was developed for the active structural acoustic control (ASAC) of the cylindrical shell.Both global and local control strategies were considered.The optimal control forces corresponding to each control strategy were obtained by using the linear quadratic optimal control theory.Numerical simulations were performed to examine and analyze the control performance under different control strategies.The results show that global sound attenuation of the cylindrical shell at resonance frequencies can be achieved by using point force as the control input of the ASAC system.Better control performance can be obtained under the control strategy of minimization of the radiated sound power.However,control spillover may occur at off-resonance frequencies with the control strategy of structural kinetic energy minimization in terms of the radiated sound power.Considerable levels of global sound attenuation can also be achieved in the on-resonance cases with the local control strategy,i.e.,minimization of the mean-square velocity of finite discrete locations.An ASAC experiment using an FXLMS algorithm was implemented,agreement was observed between the numerical and experimental results,and successful attenuation of structural vibration and radiated sound was achieved.