复杂边界条件下弹性板与声腔耦合系统声振特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文复杂边界条件下弹性板与声腔耦合系统声振特性研究硕士研究生：王鸿超指导教师：史冬岩教授学科、专业：机械工程论文主审人：钟宇光教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文复杂边界条件下弹性板与声腔耦合系统声振特性研究硕士研究生：王鸿超指导教师：史冬岩教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年01月09日论文答辩日期：2018年03月10日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIn

2、dex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngStudyontheVibro-AcousticCharacteristicsofElasticPlatecoupledwithAcousticCavityunderComplicatedBoundaryConditionsCandidate:WangHongchaoSupervisor:Prof.ShiDongyanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty

3、:MechanicalEngineeringDateofSubmission:Jan.9,2018DateofOralExamination:Mar.10,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要

4、贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律

5、注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日复杂边界条件下弹性板与声腔耦合系统声振特性研究摘要弹性结构与声腔耦合系统在建筑、潜海、船舶等工业领域具有广泛的应用，对其展开声振特性研究在理论和工程方面都具有非常重要的意义。在复杂边界条件和参数化研究中探究结构声腔耦合系统的声振特性，目前的数值计算方法具有一定的局限性，涉及的研究内容并不是

6、很全面，基于此，本文主要围绕弹性板结构-声腔耦合系统的声振特性展开研究，开展了如下研究工作：本文首先利用三维傅里叶级数方法，建立不同的阻抗边界条件下矩形封闭声腔的声学特性研究数学模型。由于边界空间导数存在不连续性，会对整个数值计算结果造成了一定的误差，在标准的三维傅里叶余弦级数中引入相关辅助函数。建立矩形声腔系统的拉格朗日函数，结合Rayleigh-Ritz法对问题进行求解。对不同的阻抗边界条件下，矩形封闭声腔的模态特性和声学特性进行了分析，并利用软件Virtual.Lab进行有限元仿真，即FEM方法，将

7、两种计算结果进行对比，验证了矩形封闭声腔模型的正确性。然后，建立了单一弹性板-声腔耦合系统声振分析模型。采用三维改进傅里叶级数法，分别建立在不同弹性约束边界条件下单一板-声腔耦合系统中结构的位移以及内部声腔声场分布函数，在结构的边界处引入人工虚拟弹簧技术，通过改变边界弹簧刚度值，实现对不同结构边界的设定。结合能量原理，对整个结构-声腔耦合系统的运动方程进行描述，然后结合Rayleigh-Ritz法，得到耦合系统的运动方程解。通过与FEM仿真计算结果进行对比，验证了分析模型的正确性。其次，采用三维改进傅里叶

8、级数法，构建了复杂边界条件下的上下双弹性板-声腔耦合系统分析模型。通过数值算例验证了分析模型的正确性。然后，建立了在多点支撑边界条件下的上下双板-声腔耦合系统模型，研究了耦合系统的声振响应，同时与FEM仿真计算结果进行对比，验证了多点支撑系统模型的正确性。同时进行了参数化研究。最后，构建了基于Winkler-Pasternak弹性地基的弹性板-声腔耦合系统的声振特性分析模型。在弹性板结构边界处引入Winkler-Pastern