圆柱壳结构模型水下辐射声功率测量方法研究

利用柱形封闭包络面测量圆柱壳结构模型的辐射声功率,不同包络面测量得到的辐射声功率的最大偏差约为2dB左右.分析了测点数量与测量结果的关系,如果声场测点选取可表征整个声场分布,其测量精度在接受的范围内,且提高了数据处理效率.模型受激振动产生的水下辐射声场分布比较均匀,可选取较少测点进行测量.     

激励位置对加肋圆柱壳振声特性影响研究

水下结构内部设备从不同位置作用于壳体结构,会对结构的振声特性产生影响,研究激励位置对结构振声特性的影响规律,有助于内部设备的优化布置。为此,基于有限长加肋圆柱壳结构的近似解析解,导出点激励和线激励在不同位置、不同角度的振动和辐射噪声的近似解析解,研究激励位置对其的影响规律。结果表明:激励力向圆柱壳的边界靠近时,结构的辐射声功率和均方速度都会显著降低;对称力作用在适当的角度时可以有效的降低结构的均方速度;与点激励相比,线激励可以明显降低圆柱壳结构辐射声功率和均方法向速度,作用范围越长,减振降噪的效果越好。研究结果可为水下结构内部设备的布置和安装提供一定的指导意义。     

不同激励力对环肋圆柱壳声辐射的影响

本文介绍了各种不同类型的激励作用在环肋圆柱壳上时的声辐射特性,比较了不同物质的激励和不同作用位置对环肋圆柱壳的声辐射性能的影响。所得结论可供从事潜艇动力设备的布置和减振隔振结构设计工作者参考。     

激励力对水下加肋圆柱壳声振特性的影响

利用有限元和边界元方法,研究了激励力对水下加肋圆柱壳振动及声辐射特性的影响。首先分析了加肋圆柱壳受激后的水下声辐射,计算结果与实验值误差小于40%;然后在加肋圆柱壳端面圆心处和侧面母线中点处分别施加轴向、径向和切向的单位激励,讨论了不同位置各个方向的单位激励对水下加肋圆柱壳振动及声辐射的影响.结果表明:在端面圆心处受单位激励时,轴向激励比径向激励产生的振动及声辐射更强,在侧面母线中点处受单位激励时,激起的振动及声辐射,径向最高,切向次之,轴向最低。     

纵横加肋圆柱壳稳定特性

在一定条件下,环肋圆柱壳稳定性存在异常特性区间,即减小舱长或增大横向肋骨尺寸,环肋圆柱壳总稳定性理论临界压力不变。在这两类异常特性区间内,可以通过加设纵骨的方式来提高圆柱壳结构的总稳定理论临界压力。当相对厚度减小时,纵骨在提高总稳定临界压力方面的作用更加明显。纵横加肋圆柱壳横向刚度不足时,其稳定性也存在异常特性区间,即增大纵骨尺寸,总稳定理论临界压力保持不变。     

环向П型加肋圆柱壳结构研究

环向П型加肋圆柱壳结构是潜艇ＡＩＰ系统中解决液氧存放的一种可选途径。本文利用有限元法对这种结构的强度和稳定性进行研究,指出了该结构与普通环肋圆柱壳的不同特征。     

环肋圆柱壳稳定特性研究

本文全面阐述了环肋圆柱壳的稳定特性，从解析法、有限元法、模型实验三个不同角度论证了环肋圆柱壳稳定异常特性的客观存在，指出了α1低于2．0，γ大于0．7的潜艇耐压圆柱壳结构有时也会出现异常特性，给出了环助圆柱壳总稳定、壳板稳定理论临界压力的计算方法。     

敷设分层梯度声学覆盖层的加肋圆柱壳声辐射特性研究

单壳体潜艇敷设声学覆盖层应具有机械噪声、水动力噪声和声目标强度控制的多功能特性,为此需要解决两个基本问题：其一,提高机械噪声低频控制效果;其二,实现覆盖层的多功能兼容性。本文从降低机械激励壳体声辐射角度出发,采用模态叠加法,建立无限大理想水介质中分层梯度声学覆盖层与有限长加肋圆柱壳的声振耦合及声辐射模型,基于声学覆盖层模态传递函数特性,计算分析声学覆盖层分层梯度分布及厚度、层数等参数对加肋圆柱壳辐射噪声影响的特征和规律,给出分层梯度声学覆盖层的特征声阻抗渐变参数分布并与敷设均匀声学覆盖层降噪特性比较。研究结果表明：加肋圆柱壳敷设内层至外层声阻抗逐渐递增,各分层取慢波速的声学覆盖层,具有比均匀声学覆盖层更有效地降低外表面振动位移的特性,可明显增加降噪效果,并扩展低频降噪范围。声学覆盖层的优化应增加声阻抗的内分层失配和外分层适配的效应,有利于降低加肋圆柱壳低频声辐射,并可兼顾降低声目标强度。     

加肋圆柱壳舱段水下声辐射试验研究

根据模型与实艇舱段结构的声学相似关系，将模型测量的激振力、壳体加速度到水中辐射噪声的传递函数换算到实艇，利用这个传递函数可以根据实艇测量的激振力以及振动加速度预报艇体辐射噪声。采用通用程序进行了模型水下声辐射计算，将计算结果与测量结果进行对比，两者在I／3oct频带范围能够符合，但频谱结构差别仍然较大，这表明采用目前已有数值分析手段，可以对加肋圆柱壳舱段结构水下辐射噪声性能进行初步估算，要获得较准确的结果仍然需要进行模型试验。模型结构水下声辐射试验在水库中完成。     

双层加肋圆柱壳振动和声辐射研究

本文应用傅立叶变换技术，对双层加肋圆柱壳进行了振动和声辐射研究，并获得了辐射声压的解析解，通过数值计算实例分析了各结构参数对辐射声压影响的规律。     

加肋圆柱壳振动相似性试验研究

本文试验研究了三个加肋圆柱壳模型的振动相似性。结果表明,模型的无量纲频率ωl/√E/ρ和归一化振动加速度l^3ρa/F相似。模型设计和试验时。缩比因子λ1、谱级倍频程数K和频率移动的带数N应满足关系2^N／K＝λ1。     

加肋圆柱壳制造误差对声学性能的影响研究

利用有限元软件ANSYS和边界元软件Sysnoise对加肋圆柱壳建造中可能产生的椭圆度、轴线倾斜、舱壁倾斜偏移的多种误差进行仿真计算,分析制造过程中产生的不同尺寸误差模型的系统声辐射特性。结果表明,声功率随着几何偏差尺寸增大而增大,但在所确定的加工工艺允许的要求范围内,这些偏差对声辐射影响很小,其中椭圆度对结构声学性能的影响较其他两种结构误差稍大。     

肋距对环肋圆柱壳壳板稳定性的影响

为研究环肋圆柱壳壳板稳定性的有关性质,对其失稳临界压力进行曲线绘制。在潜艇耐压船体相关参数范围内,环肋圆柱壳壳板失稳时,纵向失稳半波数m=1,周向失稳整波数n〉10。壳板失稳临界压力随肋距的缩小而增大,当仅受轴向外压力时,壳板失稳临界压力不随肋距的变化而改变。根据潜艇耐压船体相关参数范围,计算环肋圆柱壳总体失稳临界压力和壳板失稳临界压力的取值范围。在设计中,应使总体失稳临界压力等于或略大于壳板失稳临界压力。     

焊接残余应力对环肋圆柱壳水下声辐射影响研究

文章重点研究了焊接残余应力对环肋圆柱壳水下声辐射的影响。通过运用热弹塑性有限元法数值模拟环肋圆柱壳对接焊接过程,得到厚板环形焊缝的三维残余应力场和应变场,然后对含有残余应力的环肋圆柱壳动力特性进行研究,并运用有限元法和边界元法分析了低频激励下其水下声辐射的特点。研究结果表明焊接残余应力对环肋圆柱壳声辐射有较明显的影响,不仅使声辐射功率曲线和外场声压曲线向低频移动,而且使在大部分激励频率上含有焊接残余应力结构的声辐射功率和外场声压均大于无焊接残余应力结构。     

环向加肋圆柱壳的冲击波损伤

本文阐述了在冲击波载荷作用下环向加肋圆柱壳中心肋距的非线性塑性响应的求解方法。此方法建立在一个简单结构模型基础上，该模型对在壳体和在基座上的条带之间的结构作了模拟，其环向加肋被模拟为一个集中质量和弹簧。通过求壳在中心肋距的动力平衡可以减小求解非齐次方程的困难，因为环向加肋的运动被引入为肋的一个边界条件。运用改进的Ｇａｌｅｒｋｉｎ近似法解决了初始边界值问题。试验中的一个真实损伤壳纵剖面决定了在Ｇａｌ     

焊接残余应力对环肋圆柱壳声辐射特性影响分析

以环肋圆柱壳为对象,开展焊接残余应力对结构声辐射特性影响的研究。建立含预应力的圆柱壳结构声辐射理论方程,以此为基础,建立结构模型,开展数值分析。以残余应力为变量,研究了残余应力幅值和焊缝类型对结构声辐射功率和声辐射指向性的影响。结果表明,由于焊接残余应力的存在,改变了结构的刚度,继而影响了结构的声辐射特性,且其影响程度与残余应力幅值和焊缝类型有关。研究结果可为精确预报结构声辐射特性提供参考。     

加肋圆柱壳声学相似性试验

本文通过相似的有限长加肋圆柱壳模型在空气中受激振动和水中辐射声功率的相似性试验，验证了文献[1,2]采用有限元和边界元方法提出的弹性结构振动和水下声辐射的理论相似关系。从加速度传感器测量的振动加速度响应中得到的模型前10阶模态频率表示为无量纲频率ωl/E/ρ，它们与理论结果比较，不同模型同阶无量纲频率的最大相结偏差小于5％。测量的振动加速度以al^3ρ/F进行归一化处理，结果基本符合理论相似关系，对加速度进行多点平均或宽频带处理后，试验结果与理论结果更加符合，三个模型在测量频段内的归一化加速度级相差2dB左右。参照空气声学中的方法，在水池的半混响环境中测量模型的水下辐射声功率，为此围绕模型选择一个测量面，由测量面上的声压和水池的混响时间估算辐射声功率，并以ωl^2/F^2进行归一化处理，结果表明在高频段模型的归一化辐射声功率级相差1－2dB。模型设计和试验时，缩比因子λ、谱级倍频程数K和频率移动的频带数N应满足关系2^N/K=λ。