基于结构声强法的层合结构振动声学特性及优化控制

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1、⑧申请同济大学工学博士学位论文基于结构声强法的层合结构振动声学特性及优化控制培养单位：航空航天与力学学院一级学科：力学二级学科：固体力学研究生：王东方指导教师：贺鹏飞教授刘子顺教授二OO八年九月—’AdissertationsubmittedtoTongjiUniversityinconformitywiththerequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyAcousticOptimizationandVibrationCharacterizationoflaminationUsingt

2、heStructuralIntensityMethodSchool／Department：SchoolofAerospaceEngineeringandMechanicsDiscipline：MechanicsMaior：SolidMechanicsCandidate：Dong．FangWang一Supervisor：Prof．PengFeOtt'eng-Pel‘1171i7eProf．Zi—ShunLiuSeptember’2008学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按

3、照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。⋯一虢瑚p一月f弓曰同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发

4、表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。⋯一签名m≯年／月摘要机械振动、噪声问题伴随着我国工农业生产、城市交通运输和旅游事业的发展而产生和彰显。从电子元件、消费器件到汽车和飞机，噪声和振动特性是产品设计中的关键因素。一定范围类的振动噪声影响人们之间声音的交流，削弱机器的性能，使驾驶员和乘客不适，发生疲劳，甚至产生疾病。现代工业的发展、人类社会的进步及市场竞争和消费意识的日益提高，对机械振动和噪声控制提出了更高的要求。因此，

5、需要深入研究结构振动噪声控制的理论和有效的方法，本文的工作对完善结构振动噪声控制理论及实际应用技术具有十分重要的意义。结构声强法是一门集多学科的结构振动噪声控制方法。结构声强法将固体力学、结构力学、声学、流体力学等多个学科集成在一个统一的优化平台上，它是建立在连续介质力学基本理论之上，将声学理论中的声强概念移植到结构动力学范畴，研究结构的应力与质点的运动。结构声强的向量图和流线图能提供关于能量传递路径、振动噪声源位置和能量汇合点位置及数量的许多信息。根据结构声强的向量图和流线图，可找出被动控制安置阻尼器和主动控制施加力的可能有效控

6、制的位置。因此，结构振动噪声可根据上述信息加以控制。本文选取航空航天设计领域中的主要构件——复合材料层合板及壳结构作为结构振动声学特性及优化控制的研究对象，借助流体力学中流线的概念，将结构声强法引入复合材料层合板结构在动荷载作用下的被动和主动内噪声的优化控制中，有效地改善复合材料层合板结构的声学性能。本论文完成了如下的主要工作：(1)运用弹性力学的基本方程和能量平衡方程推导了板、圆柱壳结构振动的结构声强计算表达式。建立了结构声强与结构的应力和质点的运动速度的关系。利用结构声强可统一处理结构和流体声场间耦合动力学问题，从而沟通了传统

7、机械振动与声学问的联系。其中圆柱壳结构振动的结构声强计算表达式的结果进一步拓宽结构声强法的研究领域，丰富了结构振动声学特性的研究范围。(2)针对复合材料层合板、壳结构振动声学特性问题，运用结构声强法研究了复合材料正交异性层合板在动集中力作用下的结构声强特性。将复合材料正交异性层合板与各向同性板两者的结构声强流线图进行比较，发现：前者的能量易于流动和传递，一定频率范围内能量源点和汇合点的位置易于互换，而后者仅表现出能量源的位置和数量发生改变；针对边界条件为四边简支、横向固支而纵向自由这两种情况研究了复合材料层合板边界条件、层合板叠层

8、顺序和层数对结构声强流线特性的影响。摘要(3)研究了纤维／金属胶接层板(GLARE层板)在冲击荷载作用下的结构声强特性。讨论了边界条件和铺层角度对GLARE层板的结构声强流线特性的影响。发现：当方形GLARE层板四边简支时，铺层角度的变化对能量源点