均匀流中剪切变形加筋层合板声与振动特性研究

金叶青; 姚熊亮; 庞福振; 张阿漫

doi:10.7498/aps.62.134306

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均匀流中剪切变形加筋层合板声与振动特性研究

金叶青 , 姚熊亮 , 庞福振 , 张阿漫

均匀流中剪切变形加筋层合板声与振动特性研究

金叶青, 姚熊亮, 庞福振, 张阿漫

物理学报. 2013, 62(13): 134306.

doi: 10.7498/aps.62.134306.

摘要

基于一阶剪切变形理论, 建立了分析均匀流中周期加筋层合板声振特性的理论模型. 该模型应用对流波动方程及边界条件精确考虑了均匀流与层合板的耦合作用, 加强筋通过法向线力及扭矩与层合板相互作用, 利用傅里叶波数变换和稳相法, 得到了位移谱和辐射声压的解析表达式. 计算结果与已有公开数据符合良好, 验证了模型的有效性. 数值结果表明, 在高频段不能忽略剪切变形和加强筋扭转运动的影响; 增大均匀流速度可降低结构的辐射声压; 适当调整板厚和加强筋间距可有效避开结构的辐射声压波峰.

关键词:

作者及机构信息

1.
哈尔滨工程大学船舶工程学院, 哈尔滨 150001

基金项目: 国家自然科学基金优秀青年科学基金(批准号: 51222904);国家安全重大基础研究项目(批准号: 613157);国家自然科学基金重点项目(批准号: 50939002)和国家自然科学基金(批准号: 51209052)资助项目.

参考文献

[1]	Wu H J, Jiang W K, Lu W B 2012 Acta Phys. Sin. 61 054301 (in Chinese) [吴海军, 蒋伟康, 鲁文波 2012 物理学报 61 054301]
[2]	Chen Y, Fu S X, Xu Y W, Zhou Q, Fan D X 2013 Acta Phys. Sin. 62 064701 (in Chinese) [陈蓥, 付世晓, 许玉旺, 周青, 范迪夏 2013 物理学报 62 064701]
[3]	Pan A, Fan J, Zhou L K 2012 Acta Phys. Sin. 61 214301 (in Chinese) [潘安, 范军, 卓琳凯 2012 物理学报 61 214301]
[4]	Jin Y Q, Pang F Z, Yao X L, Sun L P 2012 Acta Acoustic 37 611 (in Chinese) [金叶青, 庞福振, 姚熊亮, 孙丽萍 2012 声学学报 37 611]
[5]	Mace B R 1980 J. Sound. Vib. 73 473
[6]	Mace B R 1980 J. Sound. Vib. 71 435
[7]	Mace B R 1981 J. Sound. Vib. 79 439
[8]	Maxit L 2009 Appl. Acoust. 70 563
[9]	Xin F X, Lu T J 2010 J. Mech. Phys. Solids 58 1374
[10]	Xin F X, Lu T J 2010 Compos. Sci. Technol. 70 2198
[11]	Yin X W, Gu X 2007 J. Sound. Vib. 306 877
[12]	Cao X T, Hua H X, Zhang Z Y 2011 J. Sound. Vib. 330 4047
[13]	Koval L R 1976 J. Acoust. Soc. Am. 59 1379
[14]	Atalla N, Nicolas J 1995 J. Sound. Vib. 117 22
[15]	Berry A 1990 J. Acoust. Soc. Am. 88 2792
[16]	Schmidt P L, Frampton K D 2009 J. Sound. Vib. 328 243
[17]	Huang H 2009 Acta Phys. Sin. 58 3655 (in Chinese) [黄虎 2009 物理学报 58 3655]
[18]	Wang Z F, Hu Y M, Meng Z, Ni M 2008 Acta Phys. Sin. 57 7022 (in Chinese) [王泽锋, 胡永明, 孟洲, 倪明 2008 物理学报 57 7022]
[19]	Ma H P, He X P, Lan Z K, Abulizi A 2012 Acta Phys. Sin. 61 194302 (in Chinese) [马焕培, 贺西平, 兰正康, 阿卜力孜· 阿卜来提 2012 物理学报 61 194302]

施引文献

[1]	Wu H J, Jiang W K, Lu W B 2012 Acta Phys. Sin. 61 054301 (in Chinese) [吴海军, 蒋伟康, 鲁文波 2012 物理学报 61 054301]
[2]	Chen Y, Fu S X, Xu Y W, Zhou Q, Fan D X 2013 Acta Phys. Sin. 62 064701 (in Chinese) [陈蓥, 付世晓, 许玉旺, 周青, 范迪夏 2013 物理学报 62 064701]
[3]	Pan A, Fan J, Zhou L K 2012 Acta Phys. Sin. 61 214301 (in Chinese) [潘安, 范军, 卓琳凯 2012 物理学报 61 214301]
[4]	Jin Y Q, Pang F Z, Yao X L, Sun L P 2012 Acta Acoustic 37 611 (in Chinese) [金叶青, 庞福振, 姚熊亮, 孙丽萍 2012 声学学报 37 611]
[5]	Mace B R 1980 J. Sound. Vib. 73 473
[6]	Mace B R 1980 J. Sound. Vib. 71 435
[7]	Mace B R 1981 J. Sound. Vib. 79 439
[8]	Maxit L 2009 Appl. Acoust. 70 563
[9]	Xin F X, Lu T J 2010 J. Mech. Phys. Solids 58 1374
[10]	Xin F X, Lu T J 2010 Compos. Sci. Technol. 70 2198
[11]	Yin X W, Gu X 2007 J. Sound. Vib. 306 877
[12]	Cao X T, Hua H X, Zhang Z Y 2011 J. Sound. Vib. 330 4047
[13]	Koval L R 1976 J. Acoust. Soc. Am. 59 1379
[14]	Atalla N, Nicolas J 1995 J. Sound. Vib. 117 22
[15]	Berry A 1990 J. Acoust. Soc. Am. 88 2792
[16]	Schmidt P L, Frampton K D 2009 J. Sound. Vib. 328 243
[17]	Huang H 2009 Acta Phys. Sin. 58 3655 (in Chinese) [黄虎 2009 物理学报 58 3655]
[18]	Wang Z F, Hu Y M, Meng Z, Ni M 2008 Acta Phys. Sin. 57 7022 (in Chinese) [王泽锋, 胡永明, 孟洲, 倪明 2008 物理学报 57 7022]
[19]	Ma H P, He X P, Lan Z K, Abulizi A 2012 Acta Phys. Sin. 61 194302 (in Chinese) [马焕培, 贺西平, 兰正康, 阿卜力孜· 阿卜来提 2012 物理学报 61 194302]

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物理学报. 2013, 62(13): 134306.

doi: 10.7498/aps.62.134306.

均匀流中剪切变形加筋层合板声与振动特性研究

1. 哈尔滨工程大学船舶工程学院, 哈尔滨 150001

基金项目:

国家自然科学基金优秀青年科学基金(批准号: 51222904)

国家安全重大基础研究项目(批准号: 613157)

国家自然科学基金重点项目(批准号: 50939002)和国家自然科学基金(批准号: 51209052)资助项目.

收稿日期: 2013-03-04
修回日期: 2013-04-03
刊出日期: 2013-07-05

摘要: 基于一阶剪切变形理论, 建立了分析均匀流中周期加筋层合板声振特性的理论模型. 该模型应用对流波动方程及边界条件精确考虑了均匀流与层合板的耦合作用, 加强筋通过法向线力及扭矩与层合板相互作用, 利用傅里叶波数变换和稳相法, 得到了位移谱和辐射声压的解析表达式. 计算结果与已有公开数据符合良好, 验证了模型的有效性. 数值结果表明, 在高频段不能忽略剪切变形和加强筋扭转运动的影响; 增大均匀流速度可降低结构的辐射声压; 适当调整板厚和加强筋间距可有效避开结构的辐射声压波峰.

关键词:

English Abstract

Vibro-acoustic characteristics of shear deformable stiffened laminated panels in mean flow

1.
College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China

Fund Project:
Project supported by the Science Fund for Outstanding Youth of National Natural Science Foundation of China (Grant NO. 51222904), the National Security Major Basic Research Program of China (Grant NO. 613157), the Key Program of National Natural Science Foundation of China (Grant NO. 0939002), and the National Natural Science Foundation of China (Grant NO. 51209052).

Received Date: 04 March 2013
Accepted Date: 03 April 2013
Published Online: 05 July 2013

Abstract: A theoretical model is developed to investigate vibro-acoustic characteristics of shear deformable periodic stiffened laminated composite panels in mean flow, based on the first-order shear deformation theory (FSDT). The convected wave equation and boundary condition are used to account for the exact coupling effect between mean flow and laminated panel. Stiffeners interact with the laminated panel through both the normal line forces and torsional moments. Analytic formulations for the transverse displacement spectra and sound pressure level (SPL) are yielded by employing the Fourier wavenumber transform and the stationary phase method. The model is validated by comparing with existing public data. Excellent agreement is obtained. Numerical results show that the effects of shear deformation and torsional motion of the stiffeners cannot be ignored in high frequency range. SPL can be reduced by increasing the speed of mean flow; it is possible to avoid SPL peaks by altering the thickness and stiffener spacing.

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参考文献 (19)

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