基于声辐射模态模型薄板结构声辐射优化地研究

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1、AcousticOptimizationofPlateStructureBasedontheAcousticRadiationModesModelADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnManufacturingEngineeringbyGaoRuoleiUndertheSupervisionofAssociateProf.WuJinwuAviationManufacturingEngineeringdepartmentNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaApril,2012摘要薄壁板结构在工业领域被

2、广泛采用，其振动声辐射问题一直是工程中关注的热点问题。目前广泛采用加阻尼、加肋等方式降低薄板结构的声辐射，但这些方式均未能完全发挥材料本身的性能，而且使得结构设计相对比较复杂。探索如何对结构的材料分布进行优化设计称为结构低噪声设计最具发展潜力的课题。本文回顾了声辐射模态方法，以此为基础推导了声功率表达式。由于低频范围内，前几阶声辐射模态贡献了总声功率的绝大多数，而且随着阶数的增加，贡献量迅速衰减，因此可将结构声功率写作前几阶声功率之和，简化了声功率及其灵敏度的计算。采用工程中常见的矩形薄板结构作为研究对象，取两种不同的边界形式，对比其在不同板厚、材料分布下声功率及其灵敏度的差异，并分析其原因。

3、在声功率灵敏度分析的基础上，展开薄板结构的声辐射优化设计研究，获得了不同的激励频率下相应的优化结构。一般认为，优化所获得结构即为最优结构，可直接应用，而本文又对优化结构进行了灵敏度等性能分析，检验其是否真的具有优化能力。经过分析，发现不是所有的优化结构在所分析的频率段都具有优化能力，而且在不同的频率，同一种结构的优化能力也不相同。最后，本文总结了优化结构的特点，提出了薄板结构低噪声设计的措施，为工程中低噪声结构设计提供参考。关键词：优化设计；声辐射模态；声功率；灵敏度分析IAbstractTheacousticradiationofthin-platestructureisalwaysthef

4、ocusofengineeringbecauseitiswidelyused.Toreducethesoundradiationofplatestructure,mostusedistoincreasedamping,ribsandotherwaysnowadays.Thoughthesemeasuresmaybeeffective,theydonottakefulladvantagesoftheperformanceofmaterial,andmakedesignofthestructurerelativelycomplex.Sohowtodooptimizethemartialdistri

5、bu--tionofthestructurebecomethemostpromisingissueinlow-noisedesign.Inthispaperthesoundpowerisobtainedbasedontheacousticradiationmodemethod.Becausethefirstfeworderacousticmodescontributethemajorofthetotalsoundpowerinlowfrequency,andthecontributionofthemodedecreaserapidlybytheincreaseofthemode,thenasi

6、mplifiedformofthetotalsoundpoweranditssens--itivityreducedcalculationcanbewroteasthesumofthefirstfeworder.Theresearchobjectinthispaperisrectangularplatewhichiscommonusedinengineering.Thereistwodifferentboundariesusedtoanalysisthedifferenceofstruc--tures’soundpoweranditssensitivitytothicknessanddistr

7、ibutionofmaterialunderseveralfrequencies.Basedonthesensitivityanalysisofsoundpower,theoptimizati--onofplatestructure’sacousticradiationisexpandedandtheoptimizedstructurescanbeobtained.Ingeneraltheopti