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1.
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通过压电式传感器进行简支梁声辐射有源控制 被引次数：15
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毛崎波 姜哲《声学学报》,2001年第6期
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以简支梁为例，通过声辐射模态研究简支梁声辐射的有源控制。由于在中、低频时，声辐射模态对应的辐射效率随着模态阶数的增加而迅速降低。本文提出了一种新的控制策略，即通过设计特定形状的ＰＶＤＦ作为传感器来测量前Ｌ阶声辐射模态的伴随系数，使前Ｌ阶声辐射模态的声功率最小化。最后通过数值计算研究了控制力和传感器数目对控制效果的影响。
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2.
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基于声辐射模态的有源结构声传入及其辐射控制
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靳国永 杨铁军 刘志刚《声学学报》,2009年第34卷第3期
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从辐射模态的概念和角度研究利用结构误差传感方法对弹性封闭空间结构声辐射进行传感和有源控制.首先分析了辐射模态的数学和物理意义并揭示了辐射模态与声腔模态之间的内在耦合关系.通过声辐射模态建立了弹性封闭空间结构声辐射传感和有源控制模型,并提出了通过传感器阵列测量结构表面有限点的振速分布和设计特定的辐射模态空间滤波器来获得控制所需的误差信号.在此基础上对封闭空间结构声辐射有源控制和误差传感策略进行了深入的理论和数值仿真分析,重点讨论了传感器的数量和布放对辐射模态传感及其有源控制效果的影响.结果表明:辐射模态与声腔模态的耦合具有严格的选择性,各阶辐射模态的形状和与相耦合的主导声模态在耦合面上的形状非常相似;利用结构传感技术传感封闭空间的辐射模态时测点不足或空间采样不足将可能产生较严重的模态泄漏问题,使得不希望的结构模态泄锘进所测的辐射模态当中来.在低频范围内,一般只需传感并最小化前三阶有效辐射模态声势能,在更低频和空间声模态频率附近,只需最小化前一阶最有效辐射模态声势能,便能和总声势能最小化策略控制效果基本一样.
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3.
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基于声辐射模态的有源控制解耦 被引次数：4
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吴经彪 姜哲 朱利锋《声学学报》,2009年第34卷第5期
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在声辐射模态有源噪声控制策略框架下,选择压电陶瓷片作为控制作动器.根据前四阶声辐射模态形状特点提出了四种压电作动器位置布置方法.理论分析及数值计算表明,以这种方式布放的压电作动器不仅能有效地降低结构辐射的声功率,而且控制过程中这四组作动器分工明确,从而将控制方程解耦.在控制前几阶声辐射模态声功率时可以将复杂的多输入/多输出控制系统转变为几个简单的、互相独立的单输入/单输出控制系统.
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4.
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结构振动模态和声辐射模态之间的对应关系及其应用 被引次数：5
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李双 陈克安《声学学报》,2007年第32卷第2期
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声辐射模态和结构振动模态之间的内在关系一直缺乏有效的证明。该文证明并揭示了结构振动模态和声辐射模态之间的对应关系,而且对该关系的有效性和实用性进行了验证。首先从声辐射模态和振动模态的概念出发,利用结构振速的模态叠加特性,建立了两种模态之间的联系方程式；在此基础上根据各种模态形状的对称或反对称性推导出两种模态之间的对应关系；然后对其进行了数值仿真验证。研究表明：对于简支矩形平板而言,在低频范围内,奇-奇振动模态对应的主导声辐射模态是第1阶；偶-奇模态对应第2阶；奇-偶模态对应第3阶；偶-偶模态对应第4阶。最后将这种对应关系应用于结构声辐射有源控制中,通过对主导声辐射模态进行抵消,取得了很好的控制效果。
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5.
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双层板腔结构声传输及其有源控制研究 被引次数：1
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靳国永 刘志刚 杨铁军《声学学报》,2010年第35卷第6期
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利用子系统模态综合方法,结合阻抗-导纳矩阵法,建立了双层板腔结构向自由空间声传输及其在入射板PZT控制、辐射板PZT控制,和腔中次级声源作动等多种控制策略下,系统物理模型的统一的分析模型,导出了系统模态响应及最优次级源强度的统一的阻抗-导纳矩阵表达式.该模型表达式各部分物理意义清晰、明确,便于进行系统耦合理论、有源控制及其机理的分析和数值研究.然后,在此基础上对双层板腔结构声传输有源控制进行了全面深入的数值计算和分析研究,重点探讨了控制方法策略及系统参数对有源控制效果的影响及其对应的控制机理.结果表明:入射板PZT作动辐射声功率最小控制策略是通过入射板、声腔和辐射板三个子系统的模态抑制或重组达到消声的目的,涉及多种复杂控制机理,对入射板、辐射板和声腔模态均有效,但对入射板模态更有效;在低频段声腔(0,0,0)模态在系统耦合响应中起主导作用,因此利用腔中次级声源作动能获得较理想的控制效果,是一种较好的控制策略;由于声腔模态与结构模态间复杂的耦合关系,使得某些频率处腔中声势能一定程度上的降低并不一定导致系统声传输损失的增加,因此,腔中声势能最小控制策略不一定能够获得理想的声传输控制效果.
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6.
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基于声辐射模态的有源控制解耦在固定支承板上的研究
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韦庆杰 姜哲《应用声学》,2010年第29卷第6期
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基于声辐射模态的主动控制理论,以固定支承板为例,通过四组作动器在固定支承板上的布放,使其能分别控制不同阶声辐射模态辐射的声功率,来使控制方程解耦,从而设计了比较简单与稳定的单输入/单输出控制系统,模拟计算取得了较好的控制效果。同时本文对控制过程中的溢出等问题进行了一定的探讨。
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7.
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多源激励下水中有限长加肋圆柱壳体声振特性研究
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周奇郑 王德石 高晟耀《应用力学学报》,2013年第5期
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为了研究多源激励下水中有限长加肋圆柱壳体的声振特性，由Flügge壳体振动理论建立了单频多源激励下水中长度为2L 的有限长加环肋和纵肋壳体的声振耦合方程。将壳体结构位移、表面声压以及激励力展开为各阶模态与波形的组合形式，将肋骨作用表示为附加阻抗与各阶模态的叠加，导出了单频多源激励下加肋壳体振动和声辐射的解析表达式，并通过算例研究了肋骨、激励源相对位置对壳体声振特性的影响。计算结果表明：肋骨改变了壳体的共振特性，使共振频率处壳体的表面平均振速级降低，导致共振频率附近的辐射效率级增加3~5dB；将集中力转化为轴向分布的激振力可降低壳体的中高频处辐射声功率级，在频率f＞500Hz频段，轴向距离为L/4时的幅值比单点激励低3~5dB；将集中力转化为周向分布的激振力可降低壳体的低中频处辐射声功率级，在f＜150Hz频段，周向相距为π/2和π/3时的辐值比单点激励低7~9dB。本文研究结果可为水下结构的振动与噪声控制提供理论依据。
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8.
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利用源强密度声辐射模态重建声场
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聂永发 朱海潮《物理学报》,2014年第63卷第10期
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为了利用声场中少量测点声压数据精确重建复杂结构的辐射声场，提出了源强密度声辐射模态分析理论和声场重建公式. 在结构表面定义的空间上，利用以源强密度分布函数为参量的结构辐射声功率泛函表达式定义了一个线性自伴正辐射算子，该算子的特征函数为结构的源强密度声辐射模态. 然后通过对矩形平板和带有半球帽的圆柱体的源强密度声辐射模态的分析，证明了源强密度声辐射模态具有空间滤波特性，并利用该性质建立了声场重建公式. 球体仿真和平板实验验证了所提出的声场重建方法的可行性和稳健性. 基于源强密度声辐射模态的声场重建方法简单，利用较少测点数据就可以获得较高的声场重建精度，特别适合于复杂结构的低频声场重建. 关键词： 源强密度 声辐射模态 声场分布模态 声场重建
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9.
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复杂封闭空间结构声辐射的有源消声机制 被引次数：3
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耿厚才 饶柱石 韩祖舜 张华良《声学学报》,2001年第5期
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采用两种控制目标函数，通过比较控制前后两个弹性板及空腔内声压模态坐标幅值与相角的变化，分析了复杂封闭空间结构声辐射的有源消声机制．结果表明，在一般情况下，空腔内噪声的降低是由两个弹性板的模态重组来实现；当扰动频率为顶板的一个固有频率时，有源消声则由顶板模态幅值抑制和底板模态重组的共同作用来完成．
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10.
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结构声辐射的振动模态分析和声辐射模态分析研究 被引次数：19
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黎胜 赵德有《声学学报》,2004年第3期
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基于辐射声功率的二次型表达式,采用有限元法、Rayleigh积分和边界元法对结构声辐射进行了振动模态分析和声辐射模态分析研究。振动模态间的耦合对辐射声功率影响的研究表明: 结构各阶振动模态自身对结构辐射声功率的贡献是增大结构的辐射声功率,而振动模态间的耦合可能会增大结构辐射声功率,也可能会减小结构辐射声功率,或对辐射声功率没有影响。而且,当振动模态间的耦合作用对辐射声功率的影响不大时,采用振动模态控制可取得较好的减振降噪双重控制效果。将混合的Helmholtz积分方程方法用广义逆引入到三维复杂结构声辐射分析的声辐射模态公式中,解决了特征频率下解不唯一问题。还研究了正方形封闭空间结构声辐射模态的辐射效率和形状,并对结构声辐射的振动模态控制和声辐射模态控制进行了讨论。
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11.
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基于分布式体积速度传感的结构声辐射有源控制实验研究
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靳国永 刘志刚 杜敬涛 杨铁军《声学学报》,2009年第34卷第4期
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以简支矩形薄板为研究对象,首先在波数域内对结构振动体积速度与辐射声功率的关系进行分析,推导出反映结构模态对体积速度贡献规律的数学表达式.在此基础上,结合PVDF(Polyvinylidene Fluoride)压电薄膜的电荷输出方程,利用三角函数的正交性,给出一种方法来设计体积速度传感器,并针对具体模型进行了结构体积速度测量实验.结果表明,所设计的分布式体积速度传感器具有较好的传感精度.在此基础上,利用所设计的传感器进行了结构声辐射有源控制实验研究,分别针对单频和带宽信号激励情况下的有源控制实验取得了满意的控制效果,从而验证了本文PVDF体积速度传感器设计方法的正确性以及通过PVDF膜传感结构声辐射并作为误差传感器进行有源控制的有效性.
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12.
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基于近场声压传感的结构声辐射有源控制 被引次数：14
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陈克安 尹雪飞《声学学报》,2005年第1期
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为了解决有源声学结构中误差信息的传感问题,提出利用近场声压估算结构声辐功率的方法。首先推导了基于近场声压的声辐射功率计算公式,然后针对单频和宽带辐射噪声,提出了不同的有源控制目标函数,推粤了相应的计算有源控制效果的公式,并借助计算机仿真研究了影响有源控制效果的各种因素。最后探讨了实际条件下实现有源控制误差信息传感的各种方法。结果表明:有限阶声压辐射模态和近场均方声压都可以作为自适应声学结构的目标函数。
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13.
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基于平面声源实施结构声辐射有源控制的理论研究 被引次数：9
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陈克安 G.H.柯谱曼《声学学报》,2003年第4期
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研究了利用分布式平面声源对结构声辐射进行有源控制的问题。首先建立了系统的数学模型,然后推导了有源控制条件下次级声源的强度和声功率降低的计算公式。在实际应用中,次级声源参数(面积大小、安放位置、个数等)对控制效果有重要影响,本文基于有源控制的物理机理和数值仿真研究这些问题。结果表明:一般情况下,次级声源板的振动模态分布与初级结构振动模态分布不相同,因此,在低频范围内,需要至少4个分布式次级声源,方能有效地控制初级结构声辐射。
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14.
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利用声辐射模态重构任意目标的散射声场*
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鱼海涛 王英民 王奇《应用声学》,2017年第36卷第3期
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水下目标散射声场的重构可以作为水下目标散射特性的研究基础。本文主要利用声辐射模态对水下目标进行散射声场重构研究。首先，在借助声传递矩阵给出的任意结构声辐射模态的流体域求解方法基础上，通过理论证明了目标的散射声压与声辐射模态具有函数关系。其次，借助声场分布模态的概念，同时考虑到声场分布模态病态及声压测量易受噪声污染，提出基于声辐射模态的正则化散射声场重构算法。仿真结果表明，波数越低，重构所需声辐射模态阶数越少，在较高波数时仅需总模态数的大约20%即可对声场进行重构。与基于边界元的声场重构算法相比，计算量减小了至少80%，且克服了赫姆霍兹积分方程最小二乘法仅对球壳结构的重构效果较好而不适用于长条形结构重构的缺陷。
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15.
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弹性结构封闭空间有源消声 被引次数：1
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陈克安 马远良 孙进才《声学学报》,1994年第6期
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本文研究了外力激励弹性结构条件下封闭空间有源消声问题。首先根据声弹性理论，提出分步代入法求解初、次级声场，然后以矩形空间为例，研究了不同介质条件下有源消声规律。结果表明：对于弹性结构封闭空间有源消声，当结构一声腔耦合较弱时，次级声源基本上只能抵消声腔模态；当结构一声腔耦合较强时，次级声源不仅能抵消声腔模态，而且对抵消与声腔模态耦合良好的结构模态辐射声也有作用。最后，以有限长圆柱封闭空间为模型，完成了结构受点力激励，腔内为空气介质和水介质条件下的单次级声源有源消声实验。验证了理论结果。
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16.
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有限元+边界元——修正的模态分解法预报水下旋转薄壳的振动和声辐射 被引次数：4
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张敬东 何祚镛《声学学报》,1990年第1期
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本文提出了一种有限元+边界元——修正的模态分解法用于预报水下结构的振动和声辐射问题.通过引入结构的剩余模态计入被忽略的高阶模态的准静态响应,使模态分解法的收敛性大大改善.文中以轴对称力作用下水下弹性薄球壳振动和声辐射问题为例进行了数值计算,给出了kα=1,2,3和4时球壳表面位移、声压和远场辐射声的计算结果.与原有的方法比较可见,该方法提高了模态分解法的收敛性,特别对远场辐射声指向性尤为明显.
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17.
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利用高分子压电薄膜设计声辐射模态传感器 被引次数：3
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毛崎波 徐柏龄《声学学报》,2003年第3期
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首先对声辐射模态进行改进,使声辐射模态形状在中、低频时与频率无关。然后在此基础上,以振动梁为例,提出通过设计特定形状的高分子电压薄膜作为传感器测量声辐射模态的伴随系数。实验结果表明这种声辐射模态传感器的设计是可行的。
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18.
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用于三层有源隔声结构误差传感的压电传感薄膜阵列及其优化设计
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马玺越 陈克安 丁少虎 张冰瑞《物理学报》,2013年第62卷第12期
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基于平面声源的三层有源隔声结构系统易于实现且具有良好的低频隔声性能,实现该系统需解决的关键问题是误差信号的检测.本文将压电传感薄膜聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)阵列检测简支梁辐射模态的理论拓展到二维结构, 并应用到三层隔声结构实现误差传感的优化设计.根据三层结构中特殊的能量传输规律, 对误差传感方案中目标函数的选取、PVDF数目确定以及传感系统优化等问题进行深入分析.研究表明, 由于辐射板能量主要集中在有限个振动模态上, 只需将少数经固定系数加权的PVDF薄膜输出电流求和即可获得前三阶辐射模态幅值.辐射模态幅值的检测值与理论值符合良好, 保证传感精度的同时有效简化了系统. 关键词： 三层有源隔声结构 误差传感策略 压电传感薄膜阵列 辐射模态
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19.
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复杂结构声辐射模态的计算
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聂永发 朱海潮《应用声学》,2014年第33卷第6期
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结构辐射阻矩阵的特征向量就是其声辐射模态,复杂结构的辐射阻矩阵获取困难阻碍了声辐射模态理论的进一步应用。为此提出一种基于等效源方法的复杂结构辐射阻矩阵计算方法,由此形成了一套完整的计算复杂结构声辐射模态方法。最后通过仿真算例对影响结构辐射阻矩阵计算精度的因素进行了分析,给出了复杂结构辐射阻矩阵构造的一般原则。理论推导和数值仿真算例表明所提出的复杂结构声辐射模态计算方法是有效的。该方法简化了复杂结构声辐射模态的计算,计算效率较高。
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20.
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各向同性矩形薄板的大振幅振动及其辐射声功率计算
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孙长城 袁樱 王铁海 沈勇 程建春《声学学报》,2011年第36卷第2期
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采用有限元和模态叠加理论分析了固支及简支各向同性矩形薄板在集中简谐力作用下的大振幅振动,得出了薄板表面的法向振速分布,并采用声辐射模态法计算了薄板的辐射声功率.首先采用有限元理论推导了基于yon Karman几何非线性应变-位移关系的薄板非线性有限元运动方程,然后通过有限元模态约简法(finite element modal reduction method),变换到模态坐标下对其利用Newmark法进行求解,得到薄板表面的法向振速分布,最后利用声辐射模态法对单频激励下的薄板辐射声功率进行计算.有限元模态约简法的使用为直接数值积分求解非线性有限元运动方程提供了方便:(1)使方程解耦;(2)降低系统自由度.振动模态阶数选取的研究表明:使用前几阶模态能够很好的预测板在低频激励下的振动响应.最后通过计算证实了几何非线性效应下的频率漂移现象.
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