声激励下无限大薄板中弯曲波的声辐射

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2008年第l期结构强度研究声激励下无限大薄板中弯曲波的声辐射潘凯黄文超秦浩明(中国一航飞机强度研究所二室，陕西西安)摘要：利用结构声强技术，分析了声激励下无限大薄板结构中弯曲波的结构声强与辐射声强，并将利用声辐射法得到的平板结构传声损失与传统方法的计算结果进行了比较，讨论了输入功率与结构声功率、辐射声功率三者之间的关系。关键词：结构声强：声辐射：传声损失：声功率1引言结构卢强技术是一种新兴的测量技术，它可用7·巾l一V×v如V．)}I(1于研究结构中各种结构声波的传播及其所携带的能其中

2、：国为角频率；k为平板中的弯曲波数；量。同时，结构声强技术还能识别声场中声能的主为平板弯曲刚度；为平板材料的泊松比；V为要携带者利主要传递路径，确定声源或声功率吸收拉普拉斯算子；为弯曲波位移。点的方位等。因此，结构声强技术对_丁结构振动和其计算公式为：噪声控制的研究具有十分重要的意义。77，Y，f)=Ae卜p~x-k(2)目前，国内在结构卢强技术的研究中，侧重于其中：A为弯曲波波幅；k，k分别为k在对机械激励下结构响应的研究[1l-【引，而对丁声激励，Y方向的分量，并有七+七2=七2。一F的研究相对较少【4J。鉴丁此，本文以各向同性匀

3、平板中弯曲波通过封闭曲线f的净声功率流可质薄平板为例，研究声激励下弯曲波的辐射声强及表示为：结构卢强与辐射声强的关系。此外，还对比分析了只=gs·dl=(}，dl(3)声辐射法得剑的结构传声损火与传统方法的著异，式中：，是曲线法向上结构声强分量。当封闭以此米探究结构中振动与辐射噪声之间的关系，为曲线f内只存在有结构声源时，方程(3)的积分值飞机机身及其它结构的噪声控制研究提供借鉴。等于声源的总结构声功率。P>0；当封闭曲线，内只包含有声功率耗散源时，则方程(3)的积分值等2结构声强与结构声功率于声功率耗散源吸收的总声功率，<0：当封闭

4、实际结构中传播的声波是复杂的，在通常情况‘卜，儿种不同类型的结构声波可同时在同一结构中曲线，内既有结构声源又有功率耗散源时，则方程(3)的积分值等于结构声源辐射声功率与功率传播。Cremer等人[1I已详细论述了不同类型结构声耗散源吸收声功率之差，即=一。波的传播规律及其相关特性，可以归纳为以下几种<表明曲线内功率耗散源吸收曲线外声源辐类刑：纯纵向波、准纵向波、剪切波、丰H转波、纯射的声功率，而>表明曲线内声源向曲线外辐弯曲波、修正弯曲波及瑞利波等。明瑞森【2】对各种射声功率。形式结构声波的结构卢强计算公式进行了归纳总结，得到无限大平

5、板中弯曲波的结构声强矢量表达3辐射声强与辐射声功率式jjI21：无限大平板中弯曲波辐射声压的计算公式为I3】：收稿l：l期：2006年7月l7日维普资讯http://www.cqvip.com30结构强度研究2008年第l期并根据式(1)计算出给定声载荷激励一三e．i一)一：／<、．平板譬,／k+k2一k(4)中的弯曲波结构卢强矢量，如图1(a)所示；并与丝-kp~x-kr)),-kp=-’／实验结果相比较，如图1(b)所示。图2表示的则；．√七一七一七．是弯曲波结构声功率的理论与实验结果。其中：。为空气密度；k=：尼为空气中的声波波

6、数：临界频率=c／2：C为空气中的声速：，”为平极的面密度。无限人平极由峦t,j曲波的辐射卢强久为【=l】：l，)．厂<(5)I=，-⋯：：llj。A‰+歹+膏，){>{：I2七．磊葡诺(a)仿真计算结果峨#鞲蜘谖端薯镌摹托馨蒜=，·dS(6)∞，，⋯一-j坞_根据积分理论，上式的封曲面积分可以分解●伸：，_为许多小曲面积分之和，如果在各个小曲面上声强．i的法向分拦近似为常数，且当各个小曲面的表面积a、相等时，声源辐射声功率的计算公式可简化为：(1Ⅳ●‘-_●t=．∑，=S囊I●．1_(7)』V=1I=z00一’‘式中：，是第七个小曲

7、面上某代表点处卢强法。赫，、’南向分值；，是测量曲面上卢强法向分量的算术平(b)实验测量结果均值。!J!IJ式(7)表明：卢源辐射卢功率可以由在包幽1声激励下结构声强矢量幽同该卢源的封闭曲面上多点处测量的声强法向分量值估算。很明显，声源辐射功率的测量精度取决丁测点数目的多少1卢强测鲑误差的人小。在声强测∞褂蜮误筹一定的情况，洲点数目越人，卢源辐射卢段功率的洲精度也越。啦4实验及仿真结果实验所选取的平板的物理参数为：材料密度：‘‘≥频率／Hz口=7800kg／m。；泊松比：u=0-3：弹性模量：图2声激励下弯曲波的结构声功率E=200x

8、10N／m；外形尺寸：1．0×1．OxO．O02m；实际测试区域面积：0．7×0．7m。平板在垂直入射4．2辐射声强与辐射声功率的声激励作．I=}j下，产生的结构声波以弯曲波为主，平板在激励频率高于临界频率时，按无限人板