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舰艇双层底结构振动声辐射理论研究

摘要

双层加筋板具有较高的强度、刚度和耐久性，因此在航空航天、汽车、船舶等领域

得到了广泛的应用。本文以水面舰艇减振降噪及声隐身为研究背景，以加筋板为研究对

象，分别对正交双层加筋板的振动响应与声辐射特性开展理论研究，得出了许多有用结

论；并进行了舰艇双层加筋板相关的实验研究，通过对比实验与理论结果，验证了本文

理论方法的正确性，以及本文方法在有限尺寸舰艇结构的声振设计阶段的适用性。

本文首先总结整理了目前加筋板与加筋板声辐射的研究现状与研究方法，建立了一

个受简谐外力作用，板间与底板外流场充满流体的正交双层加筋板结构模型。模型在加

筋板对面板的反作用力方面，在考虑拉力、弯矩以及扭矩的同时，还考虑了加强筋自重

带来的惯性效应；在流体与面板边界处，应用声压的波动方程，考虑速度连续性条件，

解决流固耦合问题。其次，利用傅里叶积分变换与波数法，建立了双板的声-流体-结构

耦合方程，从理论上推导了弯曲波在正交加筋板中的传播规律。最后，采用数值截断方

法并进行了收敛性分析，在保证解收敛时，截断两组无限大联立方程进行数值求解，将

得到的波数域下的位移响应进行傅里叶逆变换，最后得到空间域下的位移响应，就荷载

和结构参数等方面对正交双层加筋板的振动响应进行了分析计算。

结合声学方面的知识，在求得底板位移响应的基础上，通过稳相法，便可求得远场

辐射声压，同理也可获得水下的辐射声功率。将理论推导得出的结果进行编程，在同样

保证收敛性的基础上，与已有的文献结果进行比较，从而验证了本文程序的正确性。然

后详细讨论激振大小、形式、面板与加筋板的厚度、间距等因素对正交双层加筋板水下

声辐射特性的影响。

最后，论文对船舶结构模型进行了相关声辐射特性的实验研究，同时，将船舶模型

进行简化，将简化后的正交双层加筋板代入理论分析后得到计算程序中，将两者结果进

行对比，进一步验证了理论推导的正确性，同时证明了本文理论方法在结构声学设计中

具有良好的快速预报功能。

关键词：双层加筋板；傅里叶积分变换；声辐射；声振试验

哈尔滨工程大学硕士学位论文

ABSTRACT

Double-stiffenedpanelshavehighstrength,stiffnessanddurability,sotheyarewidely

usedinaerospace,automobile,shipandotherfields.Thispapertakesthevibrationandnoise

reductionandacousticstealthofsurfaceshipsastheresearchbackground,takesthestiffened

plateastheresearchobject,andconductstheoreticalresearchonthevibrationresponseand

acousticradiationcharacteristicsoftheorthogonaldouble-layerstiffenedplate,anddrawsmany

usefulconclusions;Theexperimentalresearchonthedouble-layerstiffenedplateoftheship

wascarriedout,andthecorrectnessofthetheoreticalmethodinthispaperwasverifiedby

comparingtheexperimentalandtheoreticalresults,aswellastheapplicabilityofthemethod

inthispaperintheacoustic-vibrationdesignstageofthefinite-sizedshipstructure.

Thispaperfirstsummarizesthecurrentresearchsta