有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究
径向激励作用下有限长双层圆柱壳声振传递特性研究
径向激励作用下有限长双层圆柱壳声振传递特性研究杨晓刚;林立;白振国;李兵【摘要】The Donnell equation of thin shell was applied to describe double cylindrical shells motion. The effect of the rings, annular pales and the fluid was treated as forces and moments on shells, which were pre-sented in terms of the additional impedance. By using the mode expanding expression of shell ’s displace-ment, the sound and vibration transfer matrix between the inner and outer shell was constituted. The numer-ical analysis of mean square velocity of the outer shell was carried out. The result verified that the transfer matrix of the inner and outer shell was fixed, which was not influenced by excitation property. It offers the theoretical basis to predict the noise of double cylindrical shells.%文章利用Donnel壳体方程描述双层圆柱壳振动，以附加阻抗的形式表示环肋、实肋板以及水介质等对壳体的力作用，结合内外壳振动位移模态展开形式，建立了双层圆柱壳内外壳之间的声振传递矩阵。
双层圆柱壳噪声预报及统计能量参数灵敏度分析
的耦合损耗 因子 ， 凡 是子结构 ｉ 的模 态密度。由于篇 幅原 因， 本文不详细叙述各参数的计算公式 引。 卜 本文 的分析模 型 为有 限长双 层加筋 圆柱壳 ： 中 其 内层耐压壳带有 两个动力装置 安装基座 ， 两端有封 闭 端板 ， 加强筋共有 １ 根 ， １ 内外壳之间通过 ４ 块 （ １ ４ １ 圈 × 块／ 实×１ ｇ ｍ ， 氏模 量 为 ２ １ ． ０ ｋ／ 杨 ． ６×１ “ ／ 切 变 弹 ０Ｎｍ， 性系数为 ８ ４×１ 加 ／ 。 泊松 比为 ０ ２ 。内壳 半径 ． ０ Ｎｍ， ．８ ０ ４ｉ， ６ ｍ 外壳 半径 ０ ６ｉ， １ ｍ， ． 厚 ｍ， ｎ ． 厚 ０ ｍ 壳体 长 ｎ ２ ２ｉ。根据 Ｓ Ａ划分子结构的原理 ， ． ｎ Ｅ 结合实体模型结 构及尺寸 ， 将内层耐压 壳体按 照加强筋间距划分为 １ １ 段子结构 ， 每一段壳体之 间的连接方式均为线连接 ， 加
一
＜ ＞ 成 比例 的稳 态能 量 。
对于质量为 ｍ 的结构子系统 ：
＜Ｅ ＞△ ：ｍ ＜ ＞ （） １
对于体积为 的结构子系统 ：
＜Ｅ ：— ＜ｐ 。＞ ＞
ｐｏ ｏ Ｃ
（） ２
式 中 ：。ｃ 分别 为 声学 子 系 统 的密 度和 声速 。 Ｐ ，。
基金项 目：教育部新世纪人才计划 （ Ｃ Ｔ０ － ５ ） Ｎ Ｅ － ０ ９ 资助 ４ ９ 收稿 日 ： ０ ６ ０ — １ 修改稿收 到 日 ： ０ —１ 一 １ 期 ２０ — ９ ２ 期 ２ ６ Ｏ １ ０ 第一作者 刘小勇 男 ， 硕士生 ， ８ １ ０年生 ９
的重要 参 数作 了敏 感 性 分 析 ， 进 一 步 开 展 水 下 结 构 为 声 学设 计 研究 奠 定 了基 础 。
有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究
有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究随着现代科技的发展，声学研究已经成为了人们关注的热点之一。
声学研究的一个重要方向就是声散射问题。
而在声散射问题中，双层弹性圆柱壳体的研究备受关注。
本文将从有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究角度来探讨这一问题。
首先，我们需要了解什么是双层弹性圆柱壳体。
双层弹性圆柱壳体由两层弹性圆柱壳体组成，其中内层圆柱壳体的直径小于外层圆柱壳体的直径。
在声学中，双层弹性圆柱壳体通常被用来研究声波的散射现象。
具体来说，在有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究中，研究对象主要是声波的入射和散射。
双层弹性圆柱壳体的散射问题可以分为两种情况，即一层圆柱壳体为刚性体而另一层为弹性体以及两层圆柱壳体均为弹性体。
这两种情况都可以用传递矩阵法进行求解。
在求解过程中，我们需要利用传递矩阵法来计算反射系数和透射系数。
传递矩阵法首先将圆柱壳体分成多个小段，每个小段都用矩阵来表示声波的传递。
矩阵的元素根据壳体的结构和材料参数来计算。
然后，将每个小段的传递矩阵相乘，最终得到整个圆柱壳体的传递矩阵。
利用传递矩阵可以求得反射系数和透射系数，从而得到声波的散射特性。
此外，在有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究中，我们还可以借助数值模拟方法来求解问题。
数值模拟方法可以利用有限元或边界元方法来模拟声波在圆柱壳体中的传播过程。
这种方法需要根据声波的频率、入射角度等参数来进行计算。
数值模拟方法通过计算可以得到目标圆柱壳体的声场分布和应力分布，从而得到其散射特性。
总之，在有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究中，除了传统的传递矩阵法之外，数值模拟方法也是一种有效的研究方法。
这两种方法可以互相印证和补充，共同推进声散射问题的研究。
在进行有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究时，需要涉及一些相关数据，并进行数据分析，以便更好地理解和解决问题。
一、材料参数双层弹性圆柱壳体的弹性模量、泊松比和密度等材料参数对其声散射特性有着重要影响。
水中有限长功能梯度材料圆柱壳声辐射研究
垂＋￣ｕ（ ａ ＋ ａ …ｖ ｃ 一 Ｏ ｃ＋ １ ｚ Ｋｌ ＼ ０ ３ ２ ｃ ｏ ０ ｚ 一 ２ ｄ
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（ ａ １）
（ ＋ ， ２ ＋／ ＋ ＋Ｃ ） 一 ＋。 鲁 Ｄ （ ２＋ ０ （＋ 。￣ ≥ ２ ｕ ：ｕ ｑ： ａ （ ＋ ０ 一 Ｄ３ （ ：辜 ３ 与 ］ ］ ： （ ＋ Ｃｗ 一 ｗ ａａ Ｏ ａ ａ ｗ
圆柱 壳振 动平 均振 速 、 声辐射 效 率表 达式 。本 文为 研究 水下 功 能梯 度 圆柱壳 结 构振 动 声辐 射 问题 提供 了
一种 有效 的ຫໍສະໝຸດ 析方 法 。 １ 有 限长 功 能 梯 度 材 料 圆柱 壳体 基 本 解
１ １ 基本 动 力方 程 ． 设一 半径 为 ｏ， 度 为 ｈ， 为 ２ 厚 长 Ｌ的 功能梯 度材 料有 限 长 圆柱 壳 ， 圆柱 壳轴 线 为 ｚ 以 轴建 立如 图 １ 所
水 中有限长 功能梯度材 料圆柱 壳声辐射研 究
徐步 青 ， 杨绍 普 齐 月 芹 ，
（． １石家庄铁 道大学 工程力学系 ， 河北 石家庄 ０ ０ ４ ；． 北省交通安全与控制重点实验室 ， ５ ０３ ２ 河 河北 石家庄 ０ ０４ ） ５０ ３
摘要 ： 究 了径 向 简谐 集 中力 激励 下的 水 中功 能梯 度 复合 材料 有 限 长 圆柱 壳 的振 动 和 声辐 研 射 问题 。从有 限 长功 能梯 度材料 振 动 方 程 出发 ， 用模 态 叠加 法 ， 导 出 了 圆柱 壳在 径 向集 中 利 推 力激 励 下 ， 面振 动 平均振 速和 声 辐射 效率表 达 式 。通 过数 值仿 真计 算 了不 同梯 度 指 数 下 圆柱 平
圆柱壳体的振动与声辐射的开题报告
圆柱壳体的振动与声辐射的开题报告一、研究背景圆柱壳体是工程结构中常用的一种形式，其广泛应用于机械、航空、航天、交通等领域。
圆柱壳体的振动和声辐射问题一直是热点研究方向，主要原因是这些问题涉及到结构的力学、声学和信号处理等多个方面。
目前，关于圆柱壳体的振动和声辐射问题已存在很多研究成果。
其中，研究的重点主要集中于圆柱壳体的振动特性和声辐射特性，以及不同材料和几何形状对振动和声辐射特性的影响等方面。
同时，还有一些研究对圆柱壳体的降噪技术进行探讨，以期能够降低圆柱壳体的声辐射。
二、研究目的本研究旨在通过理论分析和数值模拟的方式，探究圆柱壳体的振动与声辐射问题。
具体目标如下：1.研究圆柱壳体的振动特性和声辐射特性，分析其主要影响因素；2.探讨不同材料和几何形状对圆柱壳体的振动和声辐射特性的影响；3.针对圆柱壳体的振动和声辐射问题，提出相应的降噪技术，并进行实验验证。
三、研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面：1.对圆柱壳体的振动和声辐射问题进行理论分析，研究其主要影响因素，并建立相应的数学模型；2.使用有限元方法，对圆柱壳体的振动和声辐射问题进行数值模拟，并与理论分析结果进行比较和分析；3.通过实验，验证圆柱壳体的振动和声辐射特性，并验证所提出的降噪技术的有效性。
四、研究方法本研究主要采用以下几种研究方法：1.理论分析法：根据圆柱壳体的基本物理学原理，推导出其振动和声辐射的数学模型，并分析主要影响因素；2.数值模拟法：采用有限元方法，对圆柱壳体的振动和声辐射问题进行数值模拟，并分析其特性；3.实验验证法：通过实验，测量圆柱壳体的振动和声辐射数据，并验证所提出的降噪技术的有效性。
五、研究意义圆柱壳体的振动和声辐射问题是目前工程领域面临的重要研究课题，该研究对以下几个方面具有重要意义：1.深入了解圆柱壳体的振动和声辐射特性，为其优化设计和减少噪声提供科学依据；2.探究不同材料和几何形状对圆柱壳体振动和声辐射性能的影响，对工程实践具有重要意义；3.提出有效的降噪技术，能够优化圆柱壳体的声学性能，为工程实践提供技术支持。
双层壳体目标敷设声学覆盖层低频散射特性研究
双层壳体目标敷设声学覆盖层低频散射特性研究作者：张建民安俊英来源：《声学与电子工程》2022年第01期摘要对于敷设均匀粘弹性覆盖层双层壳体的低频声散射数值仿真，有限元方程中壳体有限单元不再适用。
为此，文章对于目标壳体的振动，通过在壳体表面进行三角形网格划分，然后沿壳体法线方向映射，从而建立表征壳体振动的扁平化三棱柱有限单元。
通过对双层球壳敷设覆盖层后的目标强度仿真计算，验证了该方法的有效性。
文中还对双层球冠柱壳结构敷设覆盖层前后的散射特性进行了仿真计算，结果表明不同的敷设方式会产生不同的消声效果，其中内外壳均敷设时可以在更宽的频带内达到较好的消声效果。
关键词双层壳体；声学覆盖层；声散射；谐振；三棱柱单元水下航行目标一般是具有复杂结构的弹性壳体，其低频声散射包含丰富的回波结构，在谐振频率点处还可能激发谐振散射。
敷设声学覆盖层是实现声隐身的主要措施之一，可以降低被声呐探测到的概率。
对于敷设结构覆盖层目标的散射特性仿真计算，目前研究主要集中在无限大平板上敷设周期结构覆盖层的吸声性能。
周期空腔结构的覆盖层设计研究1-61目前取得了较大进展，其中研究内容涉及空腔结构的形状、分布以及填充比例等对吸声特性的影响。
对于复杂壳体目标敷设结构声学覆盖层的低频声散射仿真，通常做法是首先将结构声学覆盖层等效为均匀粘弹性层，然后再对敷设等效均匀粘弹性层壳体目标的声散射进行仿真计算。
将结构覆盖层等效为均匀介质的研究也比较多，其中包括参数匹配法、模拟退火算法、遗传算法等。
对于水下复杂目标低频声散射特性的仿真计算，有限元与边界元耦合的方法18-101是已经比较成熟的理论，此理论方法能够成功运用的关键在于是否能够根据具体的物理问题，建立合适的有限元方程。
在此基础上，孙阳等应用轴对称有限元方程研究了部分充水有隔板弹性球壳的声散射特性；笔者于2017年采用壳体有限元耦合边界元理论模型2，并结合并行计算技术研究了Benchmark 模型的低频声散射特性。
非入射方向有限长弹性柱声散射特性研究
第 ３ ０卷 第 ３期 陕西 师范 大学 学报 （ 自然 科学 版 ） ２０ ０ ２年 ９月 Ｊ ｕｎｌ ｆ ｈ ａ ｘ ｏｍａ Ｕｎｖ ｒ ｔ Ｎａｕａ ｃ ｎ ｅ ｄｔ ｎ ｏ ｒ ａ ｏ ａｎ ｉ ｒ ｌ ｉｅｓ ｙ（ ｔｒ Ｓｉ ｃ ｉｏ ） Ｓ Ｎ ｉ ｌ ｅ Ｅ ｉ
声 散射 特性 研究 的 一 个 重 要 领 域 ． 文 以 ＹｅＺ ｅ 本 ｈ ｎ的研 究 为 基 础 ， 究非 入 射 方 向水 下 弹 性 目 研
标 的声 散 射 特 性 ¨ ¨ ． 出双 基 地 或 多 基 地 配 置 时 弹 性 目标 声 散 射ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ波形 函 数 的 表 达 式 及 目标 Ｊ给
限 于 研 究 波 垂 直 入 射 时 目标 的声 散 射 特 性 ， 于双 基 地 （ 多 基 地 ） 呐 目标 的 声 散 射 特性 ， 对 或 声 该 方 法 没 有 给 出具 体 的 研 究 结 果 ． ９ ７年 ， ｈ ｎ等 人 在 研 究 海 洋 生 物 的 散 射 特 性 时 ， 了 求 １９ ＹｅＺ ｅ 为 解鱼 类 目标 的 散 射声 场 ， 声 散 射 特 性 做 了进 一 步 研 究 Ｊ 但 对 弹 性 目标 的 声 散 射 问 题 ， 对 ， 却 少有 考 虑 ． 实 际 中 ， 多 数 水 下 目标 属 于 弹性 体 ， 此 ， 究 弹 性 柱 的声 散 射 特 性 就 成 为 目标 在 大 因 研
强度 随频 率 、 置 角 的 变化 关 系 ， 通 过 仿 真实 验 ， 明本 方 法 的 有 效 性 ． 分 并 证
１ 数 学 模 型
设 有 限长 圆 柱是 具 有 同样 半 径 无 限 长 直 圆柱 的 一 部 分 ， 其 近 场 与 无 限 长 柱 的 散 射 声 场 且
水中有限长圆柱壳体辐射声场特性
水中有限长圆柱壳体辐射声场特性水中有限长圆柱壳体是一种常见的结构，用于在水下进行测量、通信、探测等应用中。
对于这样的结构，其辐射声场特性是非常重要的，因为它决定了在水下传输信息的效率和质量。
在本文中，我将探讨水中有限长圆柱壳体辐射声场特性的一些基本概念和特征。
首先需要了解圆柱壳体的结构。
圆柱壳是由两个圆形底面和一个侧壁组成的三维结构体。
该结构在水下工作时会发生共振，产生相应的辐射声场，其声场特性与壳体的几何形状、材料特性以及水下环境相关。
因此，我们需要对这些因素进行分析。
首先，圆柱壳体的几何形状对声场特性的影响非常大。
对于较长的圆柱壳体，它的辐射声场主要由两种模式组成，即周向模式和纵向模式。
周向模式主要是由于圆柱柔性底部和刚性顶部之间的共振引起的，而纵向模式主要是由于圆柱壳体的长度和径向压缩引起的共振。
这些共振模式的频率和振动模式可以通过数学模型来计算和预测。
其次，材料特性也会影响圆柱壳体的辐射声场特性。
不同的材料具有不同的物理特性，包括弹性、密度、泊松比等。
这些特性会直接影响圆柱壳体的机械振动和声学响应。
因此，在设计圆柱壳体时需要考虑材料的选择和优化。
最后，水下环境因素也会影响圆柱壳体的辐射声场特性。
水下环境会影响声波的传播速度、反射和散射等因素，这些因素会直接影响到圆柱壳体的声学响应和辐射声场。
因此，在设计圆柱壳体时需要考虑水下环境的实际情况，包括水的深度、温度、盐度等因素。
综上所述，水中有限长圆柱壳体辐射声场特性是一个复杂的问题，涉及到多个因素与因素之间的相互作用。
在实际应用中，通常需要采用数学模型和计算方法来预测和优化圆柱壳体的辐射声场特性。
随着科学技术的发展和应用需求的提高，相信在未来会有更多的研究和应用成果涌现。
涉及到水中有限长圆柱壳体辐射声场特性的数据主要有以下几个方面：1. 圆柱壳体的几何形状参数，如长度、半径等；2. 材料参数，如密度、泊松比、杨氏模量等；3. 水下环境参数，如水的深度、温度、盐度等；4. 辐射声场特性参数，如声压级、频率响应等。
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有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究
有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究
随着现代科技的发展，声学研究已经成为了人们关注的热点之一。
声学研究的一个重要方向就是声散射问题。
而在声散射问题中，双层弹性圆柱壳体的研究备受关注。
本文将从有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究角度来探讨这一问题。
首先，我们需要了解什么是双层弹性圆柱壳体。
双层弹性圆柱壳体由两层弹性圆柱壳体组成，其中内层圆柱壳体的直径小于外层圆柱壳体的直径。
在声学中，双层弹性圆柱壳体通常被用来研究声波的散射现象。
具体来说，在有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究中，研究对象主要是声波的入射和散射。
双层弹性圆柱壳体的散射问题可以分为两种情况，即一层圆柱壳体为刚性体而另一层为弹性体以及两层圆柱壳体均为弹性体。
这两种情况都可以用传递矩阵法进行求解。
在求解过程中，我们需要利用传递矩阵法来计算反射系数和透射系数。
传递矩阵法首先将圆柱壳体分成多个小段，每个小段都用矩阵来表示声波的传递。
矩阵的元素根据壳体的结构和材料参数来计算。
然后，将每个小段的传递矩阵相乘，最终得到整个圆柱壳体的传递矩阵。
利用传递矩阵可以求得反射系数和透射系数，从而得到声波的散射特性。
此外，在有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究中，我们还可以
借助数值模拟方法来求解问题。
数值模拟方法可以利用有限元或边界元方法来模拟声波在圆柱壳体中的传播过程。
这种方法需要根据声波的频率、入射角度等参数来进行计算。
数值模拟方法通过计算可以得到目标圆柱壳体的声场分布和应力分布，从而得到其散射特性。
总之，在有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究中，除了传统的传递矩阵法之外，数值模拟方法也是一种有效的研究方法。
这两种方法可以互相印证和补充，共同推进声散射问题的研究。
在进行有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究时，需要涉及一些相关数据，并进行数据分析，以便更好地理解和解决问题。
一、材料参数
双层弹性圆柱壳体的弹性模量、泊松比和密度等材料参数对其声散射特性有着重要影响。
可以对材料参数进行不同取值的模拟计算，比较其对散射特性的影响。
例如，当内层圆柱壳体和外层圆柱壳体的弹性模量相同时，与弹性模量不同的情况相比，反射系数和透射系数的差异较小；而当内层圆柱壳体和外层圆柱壳体的弹性模量不同时，将显著影响反射系数和透射系数的大小和分布。
二、频率
声波频率是影响声散射特性的另一个重要因素。
可以通过改变声波的频率，来研究散射特性的变化。
例如，当频率从100Hz 提高至1000Hz时，圆柱壳体的反射系数和透射系数都会呈现
出类似于共振的现象，此时其散射特性将明显变化，并且可以观察到不同的声场分布。
三、入射角度
入射角度也会对圆柱壳体的声散射特性产生影响。
在研究中，通常会将声波从不同的角度入射到圆柱壳体上，并分别计算其散射特性。
例如，当声波入射角度为0度时，圆柱壳体的反射系数和透射系数将是其它角度的1.5倍以上。
而当声波入射角
度从0度逐渐增加时，反射系数和透射系数的变化趋势将呈现出周期性波动的特征。
以上仅是有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究所需涉及的一些数据及其分析。
在实际研究中，还可能涉及到其他的参数和数据，如壳体厚度、壳体长度等。
对这些数据的深入分析和研究，能够更好地揭示声散射问题的本质和规律，为实际应用提供重要的理论支持。
某公司推出了一款新型充电器产品，经过市场推广后，销售量迅速上升。
然而，该产品出现了一些质量问题。
有些充电器在使用过程中会过热，甚至引起过电、短路等情况，给用户带来了安全隐患。
该公司需要通过数据分析掌握这些质量问题的情况，及时进行改进。
首先，该公司可以对过热、过电、短路等情况进行分类统计，掌握不同问题的发生频次和占比。
例如，可以统计每批次充电器质量检测合格率和不合格率，了解产品整体质量情况，并针对具体批次和具体问题进行深入调查和分析。
其次，该公司还应该对不同用户所遇到的问题进行分类，比较各类问题之间的差异和联系。
例如，可以将用户反馈的问题按照不同使用场景进行分类，如家庭、办公、出行等，分析不同场景下问题的占比和发生频率，并针对不同场景下的问题进行相关改进措施。
最后，该公司还需对产品设计、材料、生产工艺等方面进行综合分析，找出问题所在，确定改进方向。
例如，可以分析某一批次产品的工艺流程、原材料供应情况、加工操作等，找出工艺中存在的瑕疵和漏洞，并针对性地采取措施改进。
在整个分析过程中，数据的收集、整理、分析和应用是非常关键的。
通过不断地分析数据，该公司能够更加清晰地了解产品质量问题的情况，深入分析问题的根源，及时掌握市场反馈，针对问题进行改进和优化，提高产品竞争力和用户满意度，进而获得更大的市场份额。
因此，数据分析在企业运营和产品改进中具有重要作用。