第４０卷 第１期
２０１２年 １月
华 中 科 技 大 学 学 报 （自 然 科 学 版）
Ｊ ．Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖ ．ｏｆ Ｓｃｉ ．＆ Ｔｅｃｈ ．（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ ．４０ Ｎｏ ．１
Ｊａｎ ． ２０１２
收稿日期 ２０１１‐０４‐２５ ．
作者简介 夏齐强（１９８４‐） ，男 ，博士研究生 ，Ｅ‐ｍａｉｌ ：
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ｗｈｈｇ＠ １６３ ．ｃｏｍ ．
基金项目 国防科技预研基金资助项目 ．
基 于 结 构 增 抗 技 术 的 环 肋 圆 柱 壳 声 振 特 性
夏齐强 陈志坚
（海军工程大学船舶与海洋工程系 ，湖北 武汉 ４３００３３）
摘要 为提高潜艇舱段结构针对低频线谱频率的机械阻抗 ，基于结构增抗技术 ，通过在环肋处增加质量块形
成阻抗增强构件 ，运用 ＦＥＭ ／ＢＥＭ 法对结构修改前后环肋圆柱壳的声振特性进行了数值计算 ；讨论了附加质
量块的大小和位置对结构修改后的辐射声功率的影响 ；分析了结构修改前后的模态辐射效率 ．研究表明 ：在靠
近激励源的环肋上附加合适的质量块 ，能有效降低结构主导模态的辐射声功率 ；附加质量块的大小和位置对
结构修正后的辐射声功率和模态辐射效率有重要影响 ．
关键词 潜艇舱 ；结构增抗 ；圆柱壳 ；振动 ；声辐射
中图分类号 Ｕ６６１ ．４４ 文献标志码 Ａ 文章编号 １６７１‐４５１２（２０１２）０１‐００９０‐０５
Ｖｉｂｒｏ‐ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｉｎｇ‐ｓｔｉｆｆｅｎｅｄ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ
ｓｈｅｌｌｓ ｕｓｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅａｃｔａｎｃｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ
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（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３ ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒａｉｓｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｃａｂｉｎ ｆｏｒ ｌｉｎｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｎ ｌｏｗ‐ｆｒｅ‐
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ｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ，ｔｈｅ ｖｉｂｒｏ‐ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｎｇ‐ｓｔｉｆｆｅｎｅｄ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｈｅｌｌ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ
ｍｏｄａｌ ｔａｉｌｏｒｉｎｇ ．Ｔｈｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｍａｓｓ ｏｎ ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅａｃｔａｎｃｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＦＥＭ ／ＢＥＭ （ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ／
ｂｏｕｎｄａｒｙ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ） ．Ｔｈｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｄｅｄ ｐｏｉｎｔ ｍａｓｓ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ
ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｏｕｎｄ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｍｏｄａｌ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ａｄｄｉｎｇ
ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｄ ｐｏｉｎｔ ｍａｓｓ ｏｎ ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｅｘｃｉｔａｔｅｄ ｓｏｕｒｃｅ ｃａｎ ｄｅｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｏｕｎｄ ｐｏｗｅｒ ｏｆ
ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｏｄｅ ．Ｔｈｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｄｅｄ ｐｏｉｎｔ ｍａｓｓ ｈａｖｅ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒａｄｉａ‐
ｔｉｏｎ ｓｏｕｎｄ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｍｏｄａｌ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｉｌｏｒｉｎｇ‐ｍｏｄａｌ ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｗａｙ ｆｏｒ ｏｐｔｉ‐
ｍｉｚｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ‐ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｂｉｎ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｃａｂｉｎ ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅａｃｔａｎｃｅ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ；ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｈｅｌｌ ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ；ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒａ‐
ｄｉａｔｉｏｎ
加肋圆柱壳是潜艇 、鱼雷等水下航行体的主
要结构形式 ，这些航行体的结构噪声主要来源于
内部机械激励壳体振动并带动周围流体介质产生
声辐射 ，而其低阶模态对声辐射贡献起主要作
用
［１］
，因此控制或破坏环肋圆柱壳低阶模态对减
振降噪具有重要意义 ．目前很多研究主要从降低
结构的振动响应入手 ，实现降低结构的辐射声功
率 ，如 增设吸 振 、隔 振 器
［２
‐
３］
，加 筋改变 结构 刚
度
［４
‐
５］
、在壳体表面敷设阻尼材料
［６
‐
７］
等 ．一般地 ，
通过改变系统输入或耗散能量可以减少结构振
动 ，但必须认识到减振并不一定降噪 ．因此从控制
噪声的角度看 ，须综合考虑结构的模态辐射阻抗
和模态响应幅值 ，通过抑制或破坏结构的高辐射
模态 ，使结构表面振速重新分布 ，达到降低结构辐
射声功率的目的 ．文献［８］中以附加双质量块的位
置为设计变量 ，以辐射声功率为目标函数 ，运用模
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