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    188宝金博页面版: 基于有限元方法求解薄方板弯曲振动辐射声场的指向性

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    内容提示： 收稿日期 :2003210212基金项目 :国家自然科学基金资助项目(19874042) ;长安大学科技发展基金资助项目(02Q20)作者简介 :石焕文(1967 — ) ,男 ,陕西西安人 ,陕西师范大学博士 ,长安大学副教授.文章编号 :167224291(2004)0220037203基于有限元方法求解薄方板弯曲振动辐射声场的指向性石焕文1 ,2, 　 尚志远1, 　 郭 　 敏1, 　 田 　 华1(1 陕西师范大学 物理学与信息技术学院 , 陕西 西安 710062 ; 2 长安大学 理学院 , 陕西 西安 710064)摘 　 要 :在有限元模态分析的基础上 ,通过计算离散偶极子声源辐射声场的惠更斯第二积分公式 ,得到了无障板的、 ...

    文档格式：PDF | 页数：3 | 浏览次数：7 | 上传日期：2021-04-03 16:54:23 | 文档星级：
    收稿日期 :2003210212基金项目 :国家自然科学基金资助项目(19874042) ;长安大学科技发展基金资助项目(02Q20)作者简介 :石焕文(1967 — ) ,男 ,陕西西安人 ,陕西师范大学博士 ,长安大学副教授.文章编号 :167224291(2004)0220037203基于有限元方法求解薄方板弯曲振动辐射声场的指向性石焕文1 ,2, 　 尚志远1, 　 郭 　 敏1, 　 田 　 华1(1 陕西师范大学 物理学与信息技术学院 , 陕西 西安 710062 ; 2 长安大学 理学院 , 陕西 西安 710064)摘 　 要 :在有限元模态分析的基础上 ,通过计算离散偶极子声源辐射声场的惠更斯第二积分公式 ,得到了无障板的、 边界自由方板高频辐射声场的指向性. 通过与用瑞利积分公式计算结果对比 ,证明了惠更斯第二积分和瑞利积分公式在计算无障板平面辐射器偏离法线小角度范围内的高频辐射声场时是等效的.关键词 :有限元方法; 边界自由方板; 辐射声场 ; 指向性中图分类号: O426. 2 　 文献标识码 : ASolution to directivity pattern of sound field radiated bya flexural vibration square plate based on FEMSHI Huan2wen1 ,2, SHANG Zhi2yuan1, GUO Min1, TIAN Hua1(1 College of Physics and Information Technology ,Shaanxi Normal University , Xi′an 710062 , Shaanxi , China ;2 College of Science , Chang′an University , Xi′an 710064 , Shaanxi , China)Abstract : Based upon the modal analysis by FEM , the directivity pattern of the high frequency soundfield radiated by an unbaffled square thin plate with free edges is obtained by discrete Hugens′ s secondintegral formula which is used to computing the sound field of a dipolar source. By comparison of thecomputed results with that obtained from Rayleigh′ s integral formula , it has been proved that Hugens′s second integral formula and Rayleigh′ s integral formula are equal to each other in computing the highfrequency sound field radiated by an unbaffled planar source in a small angle from normal direction.Key words :finite element method; square thin plate with free edges; radiated sound field; directivitypattern　　 超声在空气中可用来测距、 测厚、 报警以及料位监控等[1 ,2],因此 ,关于气介换能器的设计、 空气中辐射声场分布的计算及空气中声场的接收 ,已得到人们的普遍关注和重视. 气介式换能器多种多样 ,其中之一就是纵弯模式转换空气换能器. 这种换能器结合纵向振动换能器大功率及弯曲辐射板低辐射阻抗和大辐射面积的特点 ,在空气超声中得到了广泛的应用[3]. 前人[4 ,5 ,6]已得到了这种换能器圆形辐射板的辐射声场特征 ,而对辐射板形状为方形的换能器 ,由于边界自由方形板的挠度无解析解 ,辐射声场也无解析解 ,因此求解声场必须依靠近似方法. 本文基于有限元方法 ,得到了边界自由方板在其中心点受到某一模态频率简谐力驱动条件下的挠度分布.通过在 Matlab 中编程求解了辐射声场的指向性. 为纵弯模式转换空气换能器的声场计算和应用提供方法和依据.1 　 计算方法1. 1 　 模态分析对长和宽均为 l = 0. 160 m ,厚为 h = 0. 003 m第 32 卷 　 第 2 期　 2004 年 6 月陕西师范大学学报(自然科学版)Journal of Shaanxi Normal University (Natural Science Edition)Vol. 32 　 No. 2Jun. 2004 　

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