點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和聲輻射研究.pdf

1、點(diǎn)陣材料具有分子點(diǎn)陣構(gòu)型的周期性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最具發(fā)展前景的先進(jìn)多功能復(fù)合材料。與傳統(tǒng)金屬或非金屬材料相比，點(diǎn)陣材料具備散熱、減振、抗沖、吸聲等諸多復(fù)合特性；與泡沫材料相比，點(diǎn)陣材料的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則具有細(xì)觀結(jié)構(gòu)易描述和設(shè)計(jì)可控性的特點(diǎn)。具有承載能力的點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)，在靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、聲學(xué)方面均表現(xiàn)現(xiàn)出新的特征，學(xué)者們對(duì)其研究處于起始階段。本文以點(diǎn)陣夾芯板為對(duì)象，利用理論和實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)該結(jié)構(gòu)的靜剛度、固有頻率、動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、振動(dòng)表征

2、和聲輻射特性進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括：
　　基于多孔結(jié)構(gòu)的細(xì)觀胞元學(xué)說，推導(dǎo)了幾種典型點(diǎn)陣材料的彈性本構(gòu)關(guān)系，為后續(xù)研究點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力學(xué)特性奠定基礎(chǔ)。基于 Hoff理論的彎曲變形行為假設(shè)，分析了點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的剛度特性。以此為依據(jù)，考慮了芯層的彎曲特性，提出了一種改進(jìn)方法。通過兩種理論下不同點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)靜剛度的比較分析，探討了原Hoff理論假設(shè)條件的適用性范圍，并分析了改進(jìn)方法的可行性和先進(jìn)性。
　　分別基于 Hoff

3、理論和其改進(jìn)方法推導(dǎo)了簡支條件下點(diǎn)陣夾芯板固有頻率的解析表達(dá)式，結(jié)合數(shù)值分析比較了兩種理論在計(jì)算固有頻率的差異之處，并利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn) Hoff理論的有效性和精確性。以兩種典型的點(diǎn)陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為對(duì)象，分析了原 Hoff理論和改進(jìn)方法在計(jì)算夾芯板固有頻率時(shí)的差異，驗(yàn)證了改進(jìn)方法在計(jì)算固有頻率時(shí)的先進(jìn)性。分析了點(diǎn)陣芯層的細(xì)觀參數(shù)、拓?fù)湫问胶托緦硬馁|(zhì)對(duì)固有頻率的影響，為通過修改芯層細(xì)觀參數(shù)調(diào)整夾芯板的固有特性提供了理論支持。
　　推

4、導(dǎo)了點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)主振型的正交性條件，以此為基礎(chǔ)，基于模態(tài)疊加法和Duhamel積分推導(dǎo)了夾芯板動(dòng)力響應(yīng)解析表達(dá)式。分析了幾種典型激勵(lì)形式下夾芯板的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)，提出了一種不同外載激勵(lì)形式下表征夾芯板響應(yīng)特性的方法，即廣義響應(yīng)譜。夾芯板的動(dòng)力響應(yīng)同時(shí)受到外部激勵(lì)和內(nèi)部參數(shù)的共同作用，為消除了外載激勵(lì)的干擾，提出了夾芯板的振動(dòng)因子以表征夾芯板內(nèi)部參數(shù)對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的影響。
　　研究了點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)受到外載激勵(lì)時(shí)的聲輻射特性。根據(jù)Hel

5、mholtz聲波方程和格林函數(shù)法推導(dǎo)了夾芯板的遠(yuǎn)場聲壓的解析表達(dá)式，分析了不同激勵(lì)形式對(duì)的輻射聲壓和聲功率的影響。為消除激勵(lì)形式對(duì)聲輻射特性的影響，推導(dǎo)了一種不依賴于外載激勵(lì)的平均輻射效率的表征方法。分別討論了芯層參數(shù)對(duì)輻射聲功率和平均輻射效率的影響，為夾芯板聲輻射預(yù)測和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。
　　最后，分別對(duì)點(diǎn)陣夾芯板進(jìn)行了模態(tài)分析、響應(yīng)測試和聲強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果驗(yàn)證了本文理論推導(dǎo)的關(guān)于固有頻率、動(dòng)力響應(yīng)和輻射聲功率解析解的正確性