阻振质量-刚度-阻尼材料配置同步优化的基座声学设计

王语嫣，杨德庆

(1.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240;2.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240;3.上海交通大学 高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240)

船舶辐射噪声研究主要针对机械噪声、推进器噪声以及水动力噪声展开，取得了显著进展，也面临新的挑战[1]。Inoue等[2]对齿轮箱体上阻振质量拓扑分布进行优化设计，优化结果与未安装阻振质量相比减小了3 dB。刘见华等[3]在板上平行排列多个阻振质量，采用波动分析法进行数值计算，与模型试验结果比对之后发现，多个阻振质量在阻抑结构声传递方面具有良好的效果。高森[4]分析了基座结构的厚度以及肋间距对辐射噪声的影响，指出随着基座结构的厚度减小以及肋间距减少，其辐射噪声都有所降低。夏齐强等[5]通过在双层壳体间布置非均匀的肋骨以及阻振质量、黏弹性夹层，明显降低了壳体振动响应，使得辐射噪声有效减小。杨德庆等[6]以自由阻尼层结构为研究对象，将结构拓扑优化方法引入到阻尼材料配置优化中，建立了阻尼材料配置优化拓扑基结构。上述研究表明，阻振质量、阻尼材料和构件尺寸(构件刚度)对减振降噪有重要作用。

船上主要动力设备大多安装在船体基座上，并通过基座与船体结构连接，因此设备的机械振动也通过基座传递到船体并向外辐射噪声。因此，进行基座的声学优化有利于降低船体辐射噪声。本文基于文献[7]的研究成果，探究阻振质量-基座刚度-阻尼材料等综合设计对辐射噪声的影响，提出以声功率为约束条件，在减小一定噪声级的基础上实现质量最小化的声学优化设计方法。……