舰船结构处于多种激励作用的环境中,研究其振动与声学及其水下声学的特征对于提高舰船的生存能力和作战能力都有非常重要的意义。 结构振动与声辐射问题在工程中一直受到人们的关注。其分析方法分为解析法和数值法。前者适用于几何形状、材料属性及边界条件等都比较简单规则的弹性结构,而后者适用于比较复杂的弹性结构。有限元法是工程上常用的数值方法,可用于求解任意复杂表面的振动问题。 工程结构在承载过程中出现损伤是不可避免的,结构出现损伤后,会表现出不同于健康结构的力学特性,同样由于力学特性的变化,结构的声辐射特性也会发生变化。利用结构动力特性的变化可以对结构的损伤加以识别和使用评估,预测受损结构的寿命、结构剩余强度以及结构声辐射变异等问题。选择在船舶与海洋工程结构物中常见的加筋板结构为研究对象,通过结构有限元、边界元和损伤力学等基础理论知识的学习,结合国内外对结构声辐射特性研究的现状,对损伤板架结构的声辐射特性进行了研究。 本文采用声辐射的有关理论,分别研究了声辐射模态、辐射声功率、辐射指向性和辐射阻尼等声辐射特性参数。以加筋板结构为例,计算不同加筋情况和结构不同损伤情况下的声辐射特性。基于Mindlin理论,建立描述健康和损伤的四结点有限元板壳单元模型,采用有限元方法计算结构表面动力响应。针对各向同性损伤单元,采取刚度各向整体弱化的方法分析;对于各向异性损伤单元,采用Kachanov理论,引入了x和y两个方向的弹性损伤折减系数。根据Rayleigh积分可以计算结构振动向外辐射的声压,进而可以得到各声辐射参数。考虑到不同损伤存在形式,计算分析了损伤对振动频率、模态以及声辐射特性的影响。文章建立了一种含损结构的分析方法,通过对一些典型算例分析,在评价损伤对船舶与海洋结构物常用的加筋结构声辐射特性影响方面做出了一定的探索。