层合板结构声振特性及声辐射最小化优化分析

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1、学校代码：10406分类号：TB532学号：120085233008南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）层合板结构声振特性及声辐射最小化优化分析硕士研究生：林志明导师：吴锦武教授申请学位级别：硕士学科、专业：航天工程所在单位：飞行器工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学Acoustic&VibrationCharacteristicandRadiationAcousticMinimizationOptimalAnalysisofLaminatedPlatesAThesisSubmittedfortheDeg

2、reeofMasterOnAerospaceEngineeringbyLinZhimingUndertheSupervisionofProf.WuJinwuAircraftEngineeringCollegeNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要复合材料层合板结构因其比模量大，比强度高，抗疲劳性能好，可设计性和低噪声性，被广泛应用于航空航天、船舶汽车制造等工业领域。复合材料层合板结构在实际工程运用中难免受到外界激励产生受迫振动，并向周围辐射声，产生噪声污染。而层合

3、板结构振动一般处于中低频段，其声辐射特性与自身结构参数、激励位置及激励频率有关。因此，研究层合板结构在中低频时的声振特性，对噪声控制具有重要意义和实际价值。本文将以复合材料层合板结构为对象，对其受迫振动及声辐射性能展开研究。首先，对复合材料层合板的振动特性进行理论推导。本文采用分层理论结合有限元的方法，计算层合板结构的各阶固有频率、结构振型以及在外激励下的动态响应。通过数值模拟与参考文献中的解析解及其它理论计算结果进行对比，验证分层理论计算固有频率的精确性。其次，基于分层理论计算层合板结构的声辐射模态伴随系数及辐射声功率，并在单

4、点及两点激励下分别对层合板的声辐射特性进行研究。分析了截断模态数目、层合板的铺设角度、激励点位置、激励频率对声辐射模态系数幅值及辐射声功率的影响。结果表明，层合板结构的铺设角度、激励位置及激励频率对层合板的声振特性有不同程度上的影响。最后，基于遗传算法对层合板结构声辐射的最小化进行优化分析。在理论上，计算声辐射模态伴随系数需要整个板表面的振动速度信息，但在实际工程中难以实现且意义不大。由于声辐射模态存在正交性，文中通过测量有限点的速度，利用最小二乘法来获取前N阶声辐射模态伴随系数近似值，进而对声辐射最小化进行分析。并基于遗传算法

5、对有限测量点进行优化，以实现控制声辐射的最小化。关键词：复合材料层合板；分层理论；声辐射模态伴随系数；声功率IABSTRACTCompositelaminatedplatesarewidelyusedinaerospace,shipbuilding,automobilemanufacturingandotherfieldsbecauseofitshighspecificstrength,highspecificmodulus,goodfatigueresistanceperformance,designabilityandlow

6、noisecharacteristics.Inpracticecompositelaminatesinevitablyexcitedbyexternalforcewillproducevibrationandradiatesound,whichmadeloudnoise.Thelaminatesstructurevibrationisgenerallyinlowfrequencies,andtheacousticradiationcharacteristicdependsonstructuralparameters,excita

7、tionlocationandexcitationfrequency.Therefore,thestudyofacoustic&vibrationcharacteristicsoflaminatesstructureinlow-frequencyisofgreatsignificanceandvaluable.Thispaperwillcarryoutresearchaboutthevibrationandacousticradiationperformanceoflaminatesstructure.Firstly,thevi

8、brationcharacteristicsofcompositelaminateswerestudied.Inthispaper,alayerwisetheorywithfiniteelementmethodwasusedtocalculatenaturalf