[发明专利]复杂组合壳结构水下声辐射的定量计算方法及系统

权利要求书

1.一种复杂组合壳结构水下声辐射的定量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)获取流体介质中组合壳系统的结构参数和激励参数，所述结构参数包括组合壳系统中各个子结构的几何尺寸、材料特性参数；激励参数包括激励力的幅值及分布位置；

(b)根据获取的结构参数和激励参数，在组合壳表面上沿母线方向进行配点，先根据结构和激励的位置将壳体分段，在每个分段范围内进行均匀的离散，得到n个离散的分段，其中离散点沿母线方向的坐标位置，依次表示为：ξ₀ ξ₁ ξ₂ … ξ_n-1 ξ_n；采用精细积分方法和传递矩阵方法相结合形成精细传递矩阵法，计算组合壳系统各配点间的场传递矩阵和点传递矩阵，并计算外力向量；

(c)根据组合壳系统两端边界条件和结构连续条件，将各分段的场传递矩阵进行组装，建立流体介质-组合壳系统的动力学模型；所述流体介质-组合壳系统动力学模型为：

式中，T_i和P_i为流体介质-组合壳系统中各配点的场传递矩阵和外激励，其中i＝2…n，是考虑边界条件后的修正矩阵；Z(ξ_j)为流体介质-组合壳系统中各配点处的状态向量，其中j＝1…n，是把两端状态向量把已确定边界值删除掉后的向量，I为单位矩阵；

(d)通过Moore-Penrose广义逆矩阵求解得到流体介质-组合壳系统的振动响应；

(e)根据流体介质-组合壳系统的振动响应，使用虚拟波叠加方法，求解组合结构系统的水下声辐射。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中，在计算组合壳系统各配点间的场传递矩阵和点传递矩阵前，先判断各相邻配点间是否有加强筋或舱壁结构存在，若是，则计算各配点间的场传递矩阵时需考虑点传递矩阵，根据精细积分法和传递矩阵法相结合，计算获得各配点间的传递矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合壳系统为圆锥壳-圆柱壳-球壳组合壳体结构，所述组合壳系统中各个结构包括圆柱壳子结构、锥壳子结构、球壳子结构、加强筋及舱壁子结构。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)中，利用圆柱壳子结构、锥壳子结构、球壳子结构分别进行组合壳的建模；将环肋简化为加强筋，采用Timeshenko梁考虑三个方向平衡进行建模；将舱壁简化为圆形板进行建模。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(e)中，使用虚拟波叠加方法来描述组合壳体结构的外部流场声压，根据位移满足线性叠加原理，分别将外激励和广义声压激励下的动响应带入流固耦合边界条件，进而求解得到圆锥壳-圆柱壳-球壳组合结构的水下声辐射。