壳体结构振动及声辐射的粘弹性阻尼控制技术研究

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1、硕士学位论文壳体结构振动及声辐射的粘弹性阻尼控制技术研究ResearchonViscoelasticDampingControlTechniqueforVibrationandAcousticRadiationofShellStructure窦松然哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：U661.44学校代码：10213国际图书分类号：629.5密级：公开工学硕士学位论文壳体结构振动及声辐射的粘弹性阻尼控制技术研究硕士研究生：窦松然导师：桂洪斌教授申请学位：工学硕士学科：船舶与海洋工程所在单位：船舶与海洋工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:U661.44U.D.C:629.5DissertationfortheMasterDegreeinShipEngineeringResearchonViscoelasticDampingControlTechniqueforVibrationandAcousticRadiationofShellStructureCandidate：DouSongranSupervisor：Prof.GuiHongbinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：NavalArchitect

3、ureandOceanEngineeringAffiliation：SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要粘弹性阻尼结构因其具有阻尼性能好、适用性强、减振频带宽等诸多优点广泛应用于大型船舶、舰艇、鱼雷等军用和民用工业的减振降噪及声辐射应用中。但敷设阻尼材料后也会带来结构质量增加等新问题，而且现有的阻尼结构控制技术理论还需进一步发展

4、。本文研究了粘弹性阻尼控制技术在壳体结构振动及声辐射中的应用，具有一定的理论研究意义和实际工程应用价值。本文针对粘弹性材料本构关系以复数形式表示且随频率不断发生变化的特性，选择了有限元迭代法对粘弹性复合结构进行模拟，并通过粘弹性夹层梁模型验证了所使用方法的正确性。然后采用此方法对带有基座的环肋圆锥壳模型进行分析，研究了粘弹性材料不同的敷设方法对结构振动特性的影响，得到了粘弹性材料在结构基座中的最佳敷设位置。由于在实际的工程中阻尼材料用量过多会增加结构质量，因此会对阻尼材料的用量加以控制。在约束阻尼结构中的阻尼材料用量一定的前提下，为使阻尼利用率达到最高，减振效果达到最好

5、，本文对阻尼结构进行优化。首先，研究了基于优化准则法的约束阻尼结构拓扑优化方法，编写了约束阻尼材料的拓扑优化程序，对一约束阻尼圆柱壳的约束阻尼材料的布局进行优化，得到材料的最佳敷设方法；其次，采用零阶优化方法，对约束阻尼的阻尼层和约束层的厚度进行尺寸优化，得到约束阻尼敷设的最佳厚度。粘弹性阻尼复合结构水下声辐射也是当今社会一个十分重要的研究方向。本文通过利用有限元法和边界元法对结构进行水下振动及声辐射计算。计算环肋圆锥壳结构的固有模态以及与水介质的耦合模态，并分析结构在水中的辐射声场。然后在结构上敷设粘弹性阻尼，分析阻尼对结构声辐射的影响，并从阻尼的厚度、阻尼敷设位置等

6、几个方面对结构声辐射的影响进行分析，得到一般性的规律。本文所研究的成果为今后粘弹性阻尼在结构振动及声辐射控制中的敷设方法应用提供了一定的指导意义，为粘弹性阻尼材料的选择和布局上提供了有益的参考。关键词：粘弹性阻尼；壳体结构；振动及声辐射；阻尼控制技术；优化研究-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractViscoelasticdampingstructurehassuchmeritasgooddampingproperty,goodapplicabilityandwidebandofvibrationreduction,andiswidelyusedinthef

7、ieldofvibrationandacousticradiationformilitaryandcivilindustryoflargeships,warshipandtorpedoes.Butittakesthenewproblemofmassadditionwithdampingmaterial.Andthepresenttheoreticalofcontroltechniqueneedsfurtherdevelopment.Thisarticlestudiestheapplicationofviscoelasticdampingc