残余应力对结构振动声辐射的影响.pdf

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1、第36卷第7期2014年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．36．No．7Jul．，2014残余应力对结构振动声辐射的影响张林根1，杨念2，易宏2(1．海军装备部，100841；2．上海交通大学海上装备与系统研究所，上海200240)摘要：研究残余应力对结构振动声辐射特性的影响。首先分析残余应力对结构刚度的影响，然后分析此种影响带来的结构振动特性和声学特性的改变。并运用有限元法结合边界元法建立数值模型，计算带残余应力结构的固有频率和辐射声功率谱，证明残余应力对结构声辐射的影响。计算结果表明，在研究复杂结构振动声辐射等动力学特性时，焊接残余应力是不能忽

2、视的影响因素，为后续深入研究相关机理奠定基础。关键词：残余应力；环肋圆柱壳；固有频率；声辐射功率中图分类号：TB532；0331文献标识码：A文章编号：1672～7649(2014)07—0041—03doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2014．07．009TheinfluenceofresidualstressonthestructuralacousticradiationpropertyZHANGLin—genl，YANGNian2，YIHon92(1．NavalEquipmentDepartment，Beijing100841，China；2．StateK

3、eyLaboratoryofOceanEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Thepaperstudiestheinfluenceoftheresidualstressonthestructuralacousticradiationproperty．First，studytheinfluenceoftheresidualstressonthestructuralstiflhess111atrix．thenanalvsisthechangeofvibrationandacousticwhi

4、chthisinfluencebrings．Intheend．makeanuIllericalIllodelbvFEM(FiniteElementMethod)andBEM(BoundaryElementMethod)，calculatethenatural{}e[『uencvandradiatedsoundpower，thecalculatingoutcomeprovetheinfluenceoftheresidualstressonthestrueruralacousticalpropertyandshowsthattheresidualstressisafactorthatcan

5、7tbeignorewhendosoIlledynamiccalculatingofthecomplexstructure．Keywords：residualstress；stiffenedcylinder；naturalfrequency：radiatedsoundpower随着工程结构的复杂化，在结构中因装配、焊接等施工过程而产生的残余应力已经成为一个不容忽视的问题。此外，在结构物作业过程中，常常会因环境载荷(比如潜艇结构所承受的外部流体压力)而在结构中产生额外的应力，我们也可将此类应力视为一种特殊的残余应力。由于残余应力的存在，致使结构的刚度矩阵发生变化，从而会改变结构的振动特性

6、和声辐射特性。当残余应力大到一定程度时，这种变化将不能被忽视，甚至在某些情况下该变化会成为决定结构声辐射大小的决定型因素。因此，探索研究残余应力对于复杂结构声辐射的影响具有重大意义。收稿日期：2014—06—16作者简介：张林根(1965一)，男，研究方向为舰船技术管理。圆柱壳结构广泛应用于诸如潜艇等复杂水下结构物中，本文以圆柱壳为对象研究残余应力对其振动声辐射的影响。近些年来，国内外学者对圆柱壳的残余应力特别是焊接残余应力进行了很多研究。李良碧等。1。分别运用数值计算和实验观测的方法对高强钢锥柱结合壳焊接残余应力经行了定量分析，研究结果表明数值计算结果与实验结果基本吻合。洪江波等心1

7、对某大型耐压壳环焊缝残余应力进行了研究并做了相关实验，较好地分析了焊接残余应力场的分布特点。Smithp。运用热弹塑性有限元法对厚板焊接过程进行了数值模拟计算，计算结果与实验结果基本一致，并在该模拟结果基础上进一步分析了残余应力的分布特点。此外，由于分析控制环肋圆柱壳声辐射的重要性，该问题越来越引起学者们的关注。Junger和·42·舰船科学技术第36卷Feit”。研究了各类基本结构的声辐射特性，他们从真空中梁和板的振动研究起，逐步开展了水下结