复杂隔振结构激励下弹性基础振动及声辐射分析

作者:孙瑶;杨铁军;梁伟龙;陈冰;黄迪 刊名:振动工程学报 上传者:朱锦花

【摘要】针对隔振结构-弹性基础耦合结构向外声辐射问题,采用刚体理论及改进的傅里叶级数方法建立以任意边界弹性板为基础的双层隔振耦合结构数学模型。采用瑞利-里兹方法得到整个耦合结构的强迫振动响应,继而通过提取表面振速分布计算基础弹性板向外的辐射声功率。根据隔振结构的布置情况,以隔振器安装点的振动作为表征,探讨了耦合结构振动模态与基础板声辐射模态之间的耦合对应关系。最后计算并分析了基础边界条件对基础板向外辐射声功率的影响。

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第 28卷第 6期 2015年 12月 Vo1.28 No.6 Dec.2O15 复杂 隔振 结构激励下弹性基础振动及声 辐射分析 孙 瑶 ,杨铁军 ,梁伟 龙,陈 冰 ,黄 迪 (哈尔滨工程大学动力与能源工程学 院,黑龙江 哈尔滨 150001) 摘要 :针对隔振结构一弹性基 础耦合结构 向外声辐射问题 ,采用刚体理论及改进 的傅里 叶级数方法建立 以任 意边 界 弹性板 为基础 的双层隔振耦合结构数学模 型 。采用瑞利一里 兹方法得 到整个耦合结 构 的强 迫振动响应 ,继而通 过 提取表面振速分布计算基础弹性板向外的辐射声 功率 。根据隔振结构的布置情 况 ,以隔振器 安装点的振动作 为表 征 ,探讨了耦 合结 构振 动模态 与基础板声辐射模态之间的耦合 对应关 系。最后计算并分 析了基础边界条件 对基础 板向外辐射声功率 的影 响。 关键词 :双层隔振 ;弹性基础 ;耦合结构 ;声辐射 ;边界条件 中图分类号 :0328;TK421.6 文献标 志码 :A 文章编号 :1004 4523(2015)06—0902—08 D0I:10.16385/J.cnki.issn.1004—4523.2015.06.007 引 言 双层 隔振是 目前船 用动 力机械 常用 的隔振 方式 之一 。不同于陆地上的设备 ,船舶动力机械隔振 系 统 的设 计需 要考 虑隔 振结构 和弹性 基础 (船体 结构 ) 的耦合作用 。]。不仅如此 ,考虑到对环境的影响及 船舶噪声标准的要求 ,通过弹性基础 向外的声辐射 也一 直是研 究人 员关 注 的热 点 。盛美 萍 采用 统计 能量法及辐射效率经验公式对单层隔振一弹性基础 的辐射声功率进行 了估算 ,并分析了隔振器阻尼、设 备安装位置对弹性基础声辐射的影响。张志谊等 以双 自由度隔振模型和嵌于无限大障板中的四边简 支加筋板构成的耦合结构为研究对象 ,采用有限元 及边界元法建模 ,讨论了主动隔振对基础弹性板声 辐射 的影 响 。以上 的研 究 表 明 ,虽 然最 终 只 关 心 弹 性基础 向外的声辐射 ,但 隔振结构的存在使施加在 弹性基 础上 的激励 情 况变得 复杂 。因此 对于 隔振结 构与弹性基础构成的耦合结构而言,如果仅仅是对 弹性基 础 的振动及 其声 辐射 进行分 析不 能全 面地体 现耦合结构基础声辐射的特性。 早 期对 于结构 振 动声辐 射 的研 究集 中于对 振动 模态辐射效率的分析 ],但振动模态之 间对声辐射 的互耦合作用使其变得复杂 ]。2O世纪 9o年代国 外 一批 学者 通 过 特 征值 分 解 对 结 构 声 辐 射 进 行 分 收 稿 日期 :2014—12—08;修 订 日期 :2015-07—28 基金项 目:国家 自然科学基金资助项 目(51375103) 析 ]。这种分析角度的优势在于各阶声辐射模态 对辐射声功率的贡献独立并且不随边界条件及材料 属性的变化而改变。而其不足之处在于声辐射模态 形状对频率的变化不敏感 ,对于高频段高 阶振动模 态主导 的情况 ,辐射 效 率 高 的声 辐 射模 态 也 可 能对 辐射声功率的贡献不大。基于这两类模态各 自的特 性 及频 域上变 化 的不 匹配 性 ,有 学 者对 振 动 模 态及 声辐射模态之间的耦合关系进行了研究u “]。如李 双等口0]讨 论 了简 支 平板 振 动模 态 及 声 辐 射模 态 的 对 应关 系 。其 中应用 了简 支板振 动模 态奇偶 模态 序 数 的概 念 ,但这 种 奇偶 模 态 的描 述 方法

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