肋骨分布对肋板声辐射影响及分布优化分析

《肋骨分布对肋板声辐射影响及分布优化分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、肋骨分布对肋板声辐射影响及分布优化分析陈炉云张裕芳李英辉上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030摘要：文章分析了流体载荷下的肋骨分布对声辐射的影响并进行了肋骨分布优化。结构的频率响应采用有限元法处理，声辐射问题用边界元法来分析。在声辐射优化方程中，声功率被定义为目标函数。应用遗传算法进行肋骨的分布和尺寸参数的优化分析。在数值计算中，验证了上述过程的有效性和可行性。关键词：声辐射功率，加肋板结构，分布优化，遗传算法中图分类号:TB532Acousticradiationinfluenceofstif

2、fenerslayoutandlayoutoptimizationanalysisChenLuyunZhangYufangLiYinghuiSchoolofNavalArchitecture,OceanandCivilEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030Abstract:Theproblemoftheinfluenceofstiffenerslayoutonacousticradiationofstiffenedplateunderflu

3、id-loadedandoptimizationisconsideredinthepaper.Finiteelementmethod(FEM)isusedtoobtainthestructuralfrequencyresponseandboundaryelementmethod(BEM)isadoptedtoperformexterioracousticradiationanalysis.Theacousticradiationpowerisdefinedasobjectivefunctionalinopt

4、imizationequation.Inordertofindoptimalstiffenerspositiononplateandstiffenerssizeparameter,thegeneticalgorithmisproposedinthepaper.Numericalresultsshowthattheoptimizationmethodiseffectiveandfeasible.Keywords:acousticradiationpower;stiffenedplatestructure;la

5、youtoptimization;geneticalgorithm1.前言加肋板结构广泛应用于船舶和海洋结构。减少结构在中低频率下的声辐射日益受到设计者的关注，改变结构加肋方式是一项减振降噪的重要措施。近年来许多研究成果涉及到肋骨分布对结构的声辐射影响问题。S.LeMoyne等[1]用有限元法和边界元法研究了肋骨对加肋板结构声辐射的三种影响，即振动影响、声源影响和声障影响。R.J.Panuszka[2]用等当量声源理论分析了肋骨对薄板结构的声辐射影响。D.Bojczuk等[3]运用动力响应灵敏度信息进行了肋

6、骨的分布优化研究，并在此基础上对肋骨的外形进行了优化。JianhuiLuo等[4]分析了结构-声耦合系统的内声场优化问题，并用拓扑优化方法将肋骨的分布转化为材料分布问题来处理。在国内，汤渭霖等[5]假设了肋骨对加肋圆柱壳的影响为一个声阻尼，指出肋骨对声辐射功率和结构表面平均声速度的影响。郭新毅等[6]用Rayleigh’s积分方程分析了加肋板结构的声辐射功率和声指向性问题，还进行了损伤结构和健康结构的对比。吴文伟等[7]运用Fourier变换分析了等肋距结构的声辐射问题，并指出肋骨对声辐射影响在高频时的远场

7、较明显，改变肋骨惯性矩比改变肋距更明显。黎胜等[8]用FEB/BEM计算了流体加载下的加肋板结构声辐射特性，并分析了板厚、板面积、板长宽比、肋骨惯性矩和间距、边界条件、结构材料和流体材料对声辐射功率的影响。文章分析了肋骨位置对声辐射的影响并进行肋骨位置和尺寸参数的优化。在优化方程中，声辐射功率被定义为目标函数,并运用遗传算法为搜索策略。在数值计算中，对比分析了肋骨分部优化前后的声辐射功率和场点声压，用以验证优化过程的正确性。2.加肋板结构的振动分析采用有限元法来分析动力响应问题时，连续结构受到外力作用，考虑

8、流体对结构的影响可简化为附连水质量形式，在结构域内，结构动力响应微分方程可以表达成：（1）式中，为结构域，{U}为节点位移矢量矩阵，[M]为质量矩阵，[K]为结构刚度矩阵，[C]为结构粘性阻尼矩阵。质量矩阵[M]可写成，为结构质量矩阵，为附连水质量矩阵。设外力为谐激励力，并可写成如下形式：，其中为谐激励的幅值，ω为圆频率并假设为一常数。节点位移矢量可以写成复变量形式：，为节点位移列向量。将位移矢量公式和外力公式代