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338 2019 年 5 月

某机型复材壁板为分析对象，如图 8 所示，该壁板 结构在巡航时的传声损失。
由碳纤维制成，包含 4 个隔框和 7 根长桁，尺寸约为 复材壁板为对称铺层，每层均为碳纤维，密度
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2100 mm×1600 mm。首先以不含长桁和隔框的曲 为 1550 kg/m ，铺层厚度 0.191 mm，铺层角度为
板结构为对象，在两侧添加声腔模型，建立起统计能 [45 /−45 /0 /0 /45 /90 /−45 /0 /0 /−45 /90 /
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量传声损失数值计算模型，分析曲率对传声损失的 45 /0 /0 /−45 /45 ]。在VAOne中，以各项异性材
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影响，在此基础上，分析巡航过程中压差对传声损失 料定义材料属性，具体参数设置如表 1 所示。在壁
的影响，最后分析刚度 (增加长桁和隔框) 对传声损 板两侧分别设置发声室和接收室，并以扩散声场作
失的影响，最终得到实际含长桁和隔框的复材曲板 为声源激励。内损耗因子定义为0.01。
1601

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图 8 复材机身壁板
Fig. 8 The composite fuselage panel

表 1 复材壁板铺层信息
Table 1 Parameters of the composite layer

泊松比 弹性模量/(N·m −2 ) 剪切模量/(N·m −2 )
ν 12 ν 23 ν 31 E 1 E 2 E 3 G 12 G 23 G 31
0.35 0.13 0.13 2.4×10 11 7×10 9 7×10 9 5×10 9 5×10 9 1.5×10 9

3.1 曲率对传声损失的影响 相应的传声损失低于平板的传声损失；而环频率以

对于圆柱壳体来说，其曲率增大了刚度，低频 上，曲板的辐射效率和传声损失与平板特性逐渐一
时当壳体内传播的纵波波长大于周长时会出现圆 致，也就是说，随着频率的增加，曲板的动态特性逐
柱壳的刚化效应，而高频时波长较小，圆柱壳具有平 渐趋向于平板特性，因此对于高频来说，可以用平板
板结构的动态特性。所谓环频率就是区分低频圆柱 来代替曲板进行简化建模。
壳动态特性和高频平板动态特性的一个特征频率， 为进一步说明曲板与平板的振动特性，图10给
定义为 出了两者分别对声场的输入功率，从图 10 可以看
出，对于平板辐射来说，在吻合频率以下，质量定律
f r = C l /(2πR), (15)
在辐射功率中占主导作用，在吻合频率之上，声场
式(15)中，C l 为纵波波速，R 为曲率半径。 的输入能量主要来源于平板共振传递的能量；对于
利用 SEA，分别对复材曲板和平板进行建模计 曲板来说，在吻合频率之上，与平板一致，但在吻合
算，其余参数均设置一致，得到辐射效率和传声损 频率以下环频率以上，声场的输入能量受质量定律
失的曲线，如图 9 所示。从图 9 中可以看出，在环频 控制，而在环频率以下，板共振传递的能量占主导
率以下，曲板的辐射效率明显高于平板的辐射效率， 地位。