轻质板壳结构振动与声学耦合特性的理论及实验研究  

Vibration and Acoustic Responses of Lightweight Sandwich Structures: Theoretical and Experimental Investigations

作　　者：辛锋先[1] 卢天健(指导)[2] 

机构地区：[1]西安交通大学航天航空学院,机械结构强度与振动国家重点实验室,西安710049 [2]不详

出　　处：《应用数学和力学》2014年第6期I0001-I0007,共7页Applied Mathematics and Mechanics

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973计划)(2011CB610300);国家自然科学基金(11102148;11321062);中央高校基本科研专项基金~~

摘　　要：复杂板壳/板腔结构被广泛地用作汽车、高速机车、舰艇/潜艇及航空航天飞行器等外壳及内部隔舱结构,其声振耦合特性研究对降低交通工具舱内外噪声至关重要.在民用及国防工业领域减振降噪应用需求的牵引下,围绕典型板壳/板腔结构在静止流体及平均流流场中的声振耦合问题,通过理论建模、实验验证和数值计算分析相结合的研究方法,对由点激励或外部复杂声场和流场作用下产生的结构弯曲波、声波在板壳结构中的传播行为及结构的动力学响应和声振耦合特性进行了系统深入的研究,并对结构进行了力学性能和声学性能综合优化设计方面的有益探索.主要研究内容及学术贡献如下:第一,基于声波速度势函数分别建立了简支和固支双板空腔结构声振耦合性能的理论模型.相对于传统的刚性空腔模态函数法,该理论模型精确描述了边界条件对薄板和密封空气腔的约束作用,具有更广泛的适用性.研究发现:空腔厚度显著影响结构的声振耦合性能,结构传声损失曲线波峰波谷随空腔厚度的增大向低频偏移,隔声性能随之增强;低频段有限大结构传声损失大于无限大结构,而高频段无限大结构的传声损失为有限大结构提供了可能的上限;增加板厚能显著加强双板空腔结构的隔声能力;入射声波的俯仰角显著影响结构的隔声性能,而方位角的影响可以忽略.开展实验验证研究,证实了简支和固支理论模型的正确性和可靠性.研究表明,固支双板空腔结构的固有频率高于简支结构;在低频段,两种边界下的结构传声损失差别很大,而在高频段,两种边界下的结构传声损失差别取决于入射声波的俯仰角;可采用声波垂直入射情况下简支板的模态振型近似模拟固支板的模态振型,但在声波斜入射情况下,两种模态振型差别显著.第二,针对有限大简支板在两侧存在平均流情况下的�Lightweight sandwich structures have been increasingly used in a wide range of engineering applications （e.g., automobiles, express trains, ship/submarine hulls and aircraft fuselages）, and hence their vibroacoustic characteristics are of paramount importance for interior noise reduction.

关 键 词：板壳结构 声振耦合特性 优化设计 减振降噪 

分 类 号：O327[理学—一般力学与力学基础]