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水下弹性球壳被激振动和辐射声的时域特性研究
水下弹性球壳被激振动和辐射声的时域特性研究
摘要：
对水下弹性球壳的激振动和辐射声的时域特性进行研究，能够深入了解水下弹性结构的动力行为及其对水中声波的响应。本文通过分析水下弹性球壳的结构特点和传声机理，在数值模拟的基础上，得出了弹性球壳的时域特性。结果表明，在不同的激振源条件下，弹性球壳的振动和辐射声特性存在差异。本研究对深入理解水下弹性结构的动力行为、优化设计水下声学设备具有一定的参考意义。
关键词：水下弹性结构、激振动、辐射声、时域特性、数值模拟
1.引言
水下弹性结构是水下工程中常见的一种结构形式，在海洋石油开采、海洋资源勘测和海洋环境监测等领域有着广泛的应用。弹性球壳作为一种代表性的水下弹性结构，其动力行为和辐射声特性的研究对于水下声学资源的充分利用和水下声学设备的优化设计具有重要意义。
2.水下弹性球壳的结构特点
弹性球壳是由一层或多层材料构成的球形结构，其上任意一点受到外界激励作用时，会产生振动响应。弹性球壳的结构特点主要包括材料的力学性质、壳体几何参数和壳体质量分布等。这些结构特点会直接影响弹性球壳的振动模态和辐射声特性。
3.水下弹性球壳的传声机理
水下弹性球壳的传声机理涉及弹性体的传声行为和水的声波传播特性。当弹性球壳受到谐振脉冲激励时，会产生一系列的振动模态。这些振动模态通过壳体的振动将声能转化为弹性波，并进一步辐射到水中，形成水中的声场。
4.实验模型和数值模拟
为了研究水下弹性球壳的时域特性，本文设计了相应的实验模型和数值模拟方法。实验模型采用标准的弹性材料制作，具有一定的尺寸和质量参数。数值模拟采用有限元方法，对水下弹性球壳的振动和辐射声进行仿真计算。通过对比实验和数值模拟结果，验证了数值模拟方法的有效性。
5.结果和讨论
根据实验和数值模拟的结果，得出了水下弹性球壳的时域特性。结果显示，弹性球壳的振动和辐射声特性在不同的激振源条件下存在差异。激振源的频率和振幅对弹性球壳的振动模态和辐射声特性有明显的影响。此外，弹性球壳的结构参数，如壳体厚度和壳体质量分布等，也对振动和辐射声特性起到一定的调控作用。
6.结论
通过对水下弹性球壳的激振动和辐射声的时域特性研究，深入了解了弹性球壳的动力行为及其对水中声波的响应。根据实验和数值模拟的结果，得出了弹性球壳的振动和辐射声特性与激振源条件和结构参数有关。这对于深入理解水下弹性结构的动力行为、优化设计水下声学设备具有一定的参考意义。
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