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装备结构服役时，受到温度、湿度、振动及噪声等多物理场的作用，其动态响应准确预测的难度显著增加。针对装备结构在复杂服役环境下的动态特性，《热结构的声振特性》通过理论建模、数值仿真和实验验证相结合，建立一套典型壁板结构在热环境下的声振特性分析方法，获得结构振动和声响应随温度的变化规律，从理论上解释演化过程的原因，揭示热载对结构动态特性的影响机理，发展针对几何非线性和高频响应预测问题的高效仿真计算方法，为复杂热结构的声振响应预测提供参考依据和技术手段，并对潮湿环境下复合材料壁板的声振特性进行讨论。

目录

序

前言

第1章 绪论 1

1.1 结构服役环境 1

1.2 研究现状 3

1.2.1 结构的热振动研究 3

1.2.2 振动问题的高效数值计算 7

1.2.3 振动结构的声响应研究 9

1.2.4 热环境下的声振响应研究 11

1.3 本书主要内容 12

第2章 结构热、声、振动多场问题 14

2.1 引言 14

2.2 热振耦合问题 14

2.3 声振耦合问题 15

2.4 热、声、振动多场作用问题 21

2.5 本章小结 21

第3章 热环境下各向 板的声振特性 22

3.1 引言 22

3.2 受热板的振动特性 22

3.2.1 受热各向 板的振动控制方程 22

3.2.2 简支边界理论解 26

3.2.3 固支边界理论解 33

3.3 受热板的声特性 39

3.3.1 受热板的声辐射 39

3.3.2 入射声对受热板的作用 45

3.4 本章小结 50

第4章 热环境下固支板的声振实验 52

4.1 引言 52

4.2 实验系统 52

4.2.1 测试平台及试件 52

4.2.2 测试条件 54

4.3 受热固支板模态实验 54

4.4 受迫振动及声响应实验 57

4.4.1 声激励响应测试 57

4.4.2 机械激励响应测试 60

4.5 实验结果的数值分析 63

4.6 本章小结 68

第5章 热环境下夹芯结构的声振特性 69

5.1 引言 69

5.2 受热夹芯板的声振特性理论分析 69

5.2.1 受热夹芯板的控制方程 69

5.2.2 受热夹芯板的固有振动特性 74

5.2.3 受热夹芯板的声振响应 76

5.2.4 理论模型验证 79

5.2.5 分析与讨论 81

5.3 受热泡沫铝夹芯板的声振特性实验 89

5.3.1 实验对象及测试系统 89

5.3.2 热环境的控制及测量 90

5.3.3 热模态测试 91

5.3.4 机械激励下的动态响应测试 92

5.3.5 声激励下的动态响应测试 93

5.4 本章小结 94

第6章 热环境下层合结构的声振特性 95

6.1 引言 95

6.2 受热层合板的声振特性理论分析 95

6.2.1 受热层合板的控制方程 95

6.2.2 简支边界条件的理论解 99

6.2.3 理论解的数值验证 100

6.2.4 振动及声响应分析 101

6.2.5 非对称与对称层合板的比较 102

6.3 热环境下层合板的声振实验 104

6.3.1 测试对象 104

6.3.2 固有振动测试 104

6.3.3 激励响应测试 106

6.4 本章小结 107

第7章 热屈曲结构的声振特性 108

7.1 引言 108

7.2 热屈曲对层合板声振特性的影响 108

7.2.1 热屈曲层合板的控制方程 109

7.2.2 简支边界的理论解 110

7.2.3 固支边界的近似解 111

7.2.4 热屈曲对声振特性的影响 113

7.2.5 铺层设计的影响 116

7.3 热屈曲后固支板的声振特性实验 117

7.3.1 测试系统 117

7.3.2 测试环境 119

7.3.3 固有振动实验 119

7.3.4 振动及声响应实验 123

7.3.5 测试结果的数值分析 128

7.4 梯度热载对层合板声振特性的影响 133

7.4.1 受梯度热载层合板的控制方程 133

7.4.2 热挠度及振动响应求解 134

7.4.3 梯度热载的影响 137

7.5 本章小结 139

第8章 典型壁板结构的热模态演变规律 141

8.1 引言 141

8.2 加筋板控制方程的建立及求解 141

8.2.1 加筋板内的能量 142

8.2.2 位移场离散 149

8.2.3 动力学方程 151

8.2.4 半解析求解 151

8.2.5 理论模型的验证及分析 152

8.3 加筋板热模态特性的仿真预测 162

8.3.1 加筋板有限元模型 162

8.3.2 温度对加筋板模态的影响 163

8.3.3 加强筋尺寸对热模态的影响 166

8.3.4 加筋方式对热模态的影响 168

8.4 连接板热模态特性的仿真分析 170

8.4.1 连接板有限元模型 170

8.4.2 连接方式对热模态的影响 172

8.4.3 结构模态在热环境下的交换现象 174

8.5 本章小结 179

第9章 热环境下结构动力学响应的高效计算 181

9.1 引言 181

9.2 基于降阶方法的非线性声振响应预示 181

9.2.1 非线性系统的降阶处理 181

9.2.2 两种刚度系数求解方法的可靠性分析 184

9.3 实例分析与讨论 188

9.3.1 固有频率对比 188

9.3.2 非线性振动响应结果验证 189

9.3.3 考虑声压相位差的非线性振动响应特性 190

9.3.4 热环境下板的非线性振动响应特性 193

9.4 高频响应的能量有限元分析 197

9.4.1 考虑热效应的壁板能量控制方程 197

9.4.2 考虑热效应的耦合板能量传递特性 201

9.4.3 非均匀热环境下耦合板能量分析流程 203

9.4.4 均匀热环境下简支平板能量分析 204

9.4.5 非均匀热环境下耦合板能量分析 208

9.5 本章小结 211

0章 潮湿环境下结构的声振特性 212

10.1 引言 212

10.2 湿度对正交各向异性板声振特性的影响 212

10.2.1 湿振问题的数学模型 213

10.2.2 临界屈曲湿含量 216

10.2.3 湿模态特性 216

10.2.4 受迫振动与声响应 218

10.2.5 各向异性刚度对湿环境下声振特性的影响 220

10.2.6 数值分析与对比 222

10.3 非均匀湿分布对结构声振特性的影响 223

10.3.1 湿扩散方程 224

10.3.2 湿环境下动力学方程 225

10.3.3 湿度扩散计算 225

10.3.4 湿模态分析 227

10.3.5 振动和声辐射分析 228

10.4 本章小结 229

参考文献 230

附录 249

附录A 式(7-19)中各系数表达式 249

附录B 式(7-67)式 (7-71)中各系数表达式 251

附录C 受热加筋板应变能及各分量表达式 252

附录D 式(8-75)中各矩阵表达式 257

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书籍介绍

装备结构服役时，受到温度、湿度、振动及噪声等多物理场的作用，其动态响应准确预测的难度显著增加。针对装备结构在复杂服役环境下的动态特性，《热结构的声振特性》通过理论建模、数值仿真和实验验证相结合，建立一套典型壁板结构在热环境下的声振特性分析方法，获得结构振动和声响应随温度的变化规律，从理论上解释演化过程的原因，揭示热载对结构动态特性的影响机理，发展针对几何非线性和高频响应预测问题的高效仿真计算方法，为复杂热结构的声振响应预测提供参考依据和技术手段，并对潮湿环境下复合材料壁板的声振特性进行讨论。