基于混合FE-SEA方法的汽车驾驶室声学包优化设计

以某车型为研究对象,基于混合有限元——统计能量方法建立了驾驶室的中频噪声预测模型,通过实车试验,获取待测工况下的激励信号,并验证构建的驾驶室混合FE-SEA模型的准确性;然后分析车内噪声贡献度,确定声学包优化的主要方向,采用拉丁超立方设计方法,以此构建克里金近似模型。基于遗传算法对声学包布置参数进行优化设计,并验证了优化方案效果。结果表明,合理优化关键板件的声学包布置参数能够有效降低驾驶室噪声水平。

基于FE-SEA模型的整车气动噪声分析

以某款SUV车型为研究对象,将采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)和声扰动方程(Acoustic Perturbation Equations,APE)获取的侧窗表面脉动压力作为激励,基于混合有限元-统计能量分析法(Finite Element-Statistical Energy Analysis,FE-SEA)提出一种全新的整车中频段气动噪声预测模型,通过阻抗管吸声系数试验逆推得到声学包材料参数,结合传递损失试验和基于声功率的降噪水平试验(Power Based Noise Reduction,PBNR)对整车混合模型进行调校对标,保证噪声传递路径的准确性。基于该模型,加载外流场对流和声学激励进行中频段气动噪声仿真,并将分析结果与气动噪声试验进行对比,验证该方法的可靠性。研究表明,在车型开发概念设计阶段采用基于声扰动方程与混合有限元-统计能量分析相结合的方法能有效精确预测气动噪声,为后续整车气动噪声性能的优化提升做铺垫。

基于混合FE-SEA法的箱梁结构噪声特性研究

为探讨箱梁结构噪声规律及其影响因素,以南昌某高架铁路箱梁为研究对象,建立混合FE-SEA模型进行数值仿真分析,并进行现场试验验证。在此基础上,探讨了板厚对结构噪声的影响规律,分析了箱梁各子系统对远场声压的声贡献量。研究结果表明:混合FE-SEA法适用于箱梁结构噪声研究;箱梁结构振动的峰值频率为125 Hz,结构噪声频率范围为50~160 Hz;箱梁顶板和翼板对远场声压级的贡献量较大:增加各板厚度能降低结构噪声,其中增加顶板厚度效果较为明显。因此在减振降噪的过程中,应着重关注顶板和翼板。

混合FE-SEA模型预测箱梁低频噪声及试验验证

为了分析铁路混凝土箱梁的低频噪声,建立包含钢轨、无砟轨道结构和箱梁结构的混合FE-SEA预测模型,并采用现场试验数据进行模型验证。在此基础上,探讨了箱梁各板件的声贡献量和振动传递规律。结果表明：混合FE-SEA模型能够准确预测箱梁的振动及声辐射,并且具有极高的计算效率;箱梁底板、翼板和腹板的振动与噪声优势频段为40~63Hz,并在轮轨相互作用力最大的中心频率50 Hz处达到最大值;顶板、翼板和底板对远场噪声起主要作用,且前两者的声贡献量可达75%以上,应作为主要降噪对象;振动功率传递过程中,频谱特性保持不变,且峰值中心频率始终为50Hz,应作为减振降噪的主要频段;箱梁各板件振动能量的大小规律与其对远场声贡献量的大小规律一致。

基于FE-SEA混合法的车身板件降噪分析

在分别施加单位力激励和声辐射激励下,使用FE-SEA混合法分析了平板在加筋和加阻尼材料时的振动及声辐射性能。根据统计能量法对二子系统的功率平衡方程进行推导,研究了内损耗因子的变化对SEA子系统间能量传递的影响;建立了轿车的FE-SEA混合预测模型,并通过实验验证了模型的可靠性。使用三种不同的方案添加阻尼材料,对比了车身板件的振动和声辐射性能,预测了驾驶员头部声腔声压级的变化趋势。

中频力学环境预示的FE-SEA混合方法研究

针对中频力学环境预示,阐述了FE-SEA混合方法的基础理论,建立了该方法的详细计算流程,并以Matlab为平台开发了FE-SEA混合方法的计算程序。结合算例,通过与能量流的Monte Carlo仿真结果比较,验证了FE-SEA混合方法的准确性。研究表明:FE-SEA混合方法可以达到Monte Carlo仿真的计算精度,且其计算效率远高于后者;该方法在弥补传统有限元和统计能量分析不足的同时,也为中频力学环境预示的实现提供了一种全新的思路。

基于FE-SEA混合法的水下双层壳体模型声振特性研究

基于FE-SEA混合法原理,给出了FE-SEA混合系统的运动方程、扩散场互易关系表达式、系统响应表达式、功率平衡方程;分别建立了典型单层板、双层板隔声FE-SEA混合模型,就全频段下的隔声性能进行了分析,发现等厚度下的双层板较单层板在100Hz^10kHz内隔声性能更好,且在1/3倍频程、10Hz^10kHz频率范围内的仿真结果与理论值基本符合;通过建立"球面-圆柱-球面"双层壳体水下结构模型,在施加典型柴油机激振力下,分别对双层壳间填充海水、空气、半空气-半海水等不同介质对模型的声振影响进行了分析。结果表明:在315Hz以下的低中频段有实肋板时介质的影响不大,振动主要通过实肋板进行传递;无实肋板时,介质起主要作用,因而在10kHz以内频段不同介质下的外壳表面振动速度与外界海水的声压级差异明显;海水介质下的外壳振动速度与声压级较空气介质的平均分别高22.48dB和16.88dB,而半空气-半海水介质的外壳振动速度和声压级与海水介质的较接近。

基于FE-SEA混合法的汽车镁合金前围板隔声量数值计算

为研究中频域的结构噪声,采用有限元-统计能量分析(FE-SEA)混合法对汽车板件的隔声性能进行了研究,该方法具备适用于低频域的有限元或边界元法和适用于高频域的统计能量分析的优点.结合混合法理论,建立克莱斯勒Viper跑车镁合金压铸前围板的混合模型,验证该方法应用于汽车车身薄壁件中低频隔声量计算的可行性.对混合模型的入射侧施加混响声场(DAF)作为声激励,在透射侧施加半自由声场(SIF)作为功率接收器,由数值计算结果得到前围板中低频率范围内的隔声量曲线,与试验结果对比,表明两者结果基本吻合,从而很好地证明了有限元-统计能量混合法用于解决本模型的中频声学问题的可行性.介绍了区域声学包装法,即在隔声量曲线低谷频率范围(100～500Hz)内,将简易声学包装施加到结构表面振动速度较大处,可以有效地优化前围板的总体隔声性能.

基于FE-SEA混合法的空心阻振质量阻振性能研究

阐述了FE-SEA混合法的基本原理,分别采用FEM、SEA和FE-SEA混合法对带阻振质量薄板结构的振动速度进行预测。通过设计带近似等质量的空心梁与实心梁阻振质量的薄板结构模型实验,对上述三种方法的预测结果进行了验证。通过定义特征尺寸与波长的比值△,找到了各自的控制频域。结果表明:采用Δ作为划分上述三种方法有效频域的指标是可行的;在分析频率8 kHz范围内,空心阻振质量比实心阻振质量的整体阻振效果提高了10 dB左右;尤其是在中高频区的阻振效果更加明显,但在100 Hz以下的低频区阻振效果不如实心阻振质量的好。说明空心阻振质量比实心阻振质量具有更好的应用前景。

基于FE-SEA混合法的铝型材振动声辐射特性预测

基于FE-SEA混合法建立高速列车车体铝型材振动声辐射预测模型,并与FE-BEM模型的预测结果进行对比分析,验证模型的有效性,进而运用该模型分析黏弹性阻尼减振降噪技术对于抑制铝型材振动声辐射的效果。结果表明:在型材顶板、底板以及型材内表面敷设黏弹性阻尼可明显抑制500 Hz以上中高频频段的振动声辐射。在型材表面敷设黏弹性阻尼时,型材声辐射效率变化不大,型材振动被抑制导致其向半空间辐射声功率降低。对比顶板和型材内表面阻尼敷设形式,在型材底板敷设阻尼具有较高的经济性,更加有利于实现车体的轻量化设计。相关结果可为高速列车车体铝型材的减振降噪设计提供理论参考。

基于FE-SEA混合法的车内结构噪声预测分析

为分析预测高速列车车内结构噪声,本文基于声固耦合理论,结合有限元法(FE)、统计能量分析法(SEA)的优点,采用FE-SEA混合法建立车体-车内声腔耦合车内结构噪声预测模型,分析在垂向二系悬挂力作用下车体结构振动响应、0~500Hz频段车内结构噪声及车体各组成部分对车内结构噪声的贡献度。分析结果表明:混合FE-SEA模型能够准确预测车体结构振动及车内结构噪声,具有较高的计算效率;在垂向二系悬挂力作用下,车内各部位噪声值相差较小,其变化趋势与二系悬挂力变化趋势一致;车体振动在低频段较明显,车体底板振动加速度、速度最大,对车内结构噪声的影响最大,可通过对底板采取减振措施降低车内结构噪声。

轿车车内中频噪声的FE-SEA混合分析

建立了某一轿车的混合FE-SEA模型和SEA模型,计算了各子系统的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子。通过试验测量了匀速50km/h时的发动机舱的声辐射激励、动力总成悬置点的激励和路面不平度对车身悬置点的激励。采用混合FE-SEA模型和SEA模型分别预测了驾驶员右耳旁声压级,并与试验结果进行对比,表明了200~1 000Hz整个中频范围内混合FE-SEA模型的预测精度比SEA模型高。把能量注入法计算的内损耗因子重新加载到混合FE-SEA模型上进行计算,结果表明,在中频段预测精度得到了提高。最后对混合FE-SEA模型分别施加各悬置点的振动激励和发动机舱声辐射激励进行计算,分析了不同频率段车内噪声的主要激励源。

基于LES-FE-SEA混合方法的车内湍流噪声数值预测与控制研究

为预测和降低某型轿车的噪声,将LES-FE-SEA混合模型仿真技术引入至车内气动噪声预测中,并将计算结果与传统计算方法和实车道路试验结果进行对比。结果表明,混合模型在预测20~100Hz低频区域噪声时能准确捕捉到响应峰值,与试验结果有少许偏差,计算精度稍低于FE模型,但从100Hz起预测精度开始提高,特别是在200~500Hz的中频区域,混合模型预测精度最高,与试验结果基本吻合,500Hz以后的高频区域预测结果也与试验结果吻合较好。利用混合模型分析各子系统对汽车乘员室声腔的噪声贡献量的结果,确定须要安放吸声材料的部位为顶棚与左右侧围,并选用汽车常用的4种吸声材料。以4层吸声材料厚度为设计变量,降噪幅度、效率和材料性价比等为优化目标,创建Kriging近似模型,采用非支配排序遗传算法进行优化,得到各层材料的理想厚度组合。结果表明,与原材料厚度组合相比,优化后,驾驶员耳旁噪声声压级降低幅度提高了3.15%,降噪效率提升了5.05%,同时吸声材料成本降低了23.42%。

基于FE-SEA方法的卫星部组件随机振动条件研究

卫星部组件的随机振动试验条件确定是较为困难的,通常依据以往试验结果和经验给出.文章尝试应用混合有限元-统计能量分析方法(fe-sea方法)预示卫星部组件的随机振动环境,以此确定星上部组件的随机振动试验条件.文章首先介绍了该方法的基本理论;随后,用该方法对卫星部组件在星箭界面基础激励和外场声激励联合作用下的加速度响应进行了分析;最后,在综合考虑预示结果和工艺检验要求的基础上,探讨了部组件随机振动条件的确定方法.研究结果表明:fe-sea方法建模简便,适用于组合载荷作用下的宽频随机振动响应预示,并且,可以较为方便地确定部组件随机振动条件.

基于混合ES-FE-SEA方法的中频声固耦合分析

结构声学的中频预测问题是一直是业界的一个难点和热点。结构声学中频响应复杂,单一确定性的低频方法和统计性的高频方法都不合适中频问题的分析与预测。针对中频结构声学问题,引入基于单元边的梯度光滑技术,软化三维声学系统的刚度,结合统计能量法,构造基于光滑有限元和统计能量法的混合方法(ES-FE-SEA)的理论框架。算例表明,新构造的混合ES-FE-SEA能够在声固耦合系统的频响分析中得到比传统的FE-SEA混合方法更好的精度。

基于FE-SEA混合法的列车结构噪声降噪研究

基于声固耦合理论,采用有限元-统计能量(FE-SEA)混合法,建立高速列车车体-车内声腔耦合系统结构噪声预测模型,预测了20~500 Hz频段内垂向二系悬挂力激励下的车内结构噪声,并且分析了矿棉、毛毡和玻璃棉三种吸声材料对车内噪声的降噪特性;同时,分别分析了玻璃棉厚度、微穿孔板的孔径和穿孔率对车内噪声的影响。结果表明:在低频段内,微穿孔板对噪声有明显的降噪效果,且孔径小、穿孔率大的微穿孔板对车内噪声的降噪效果更明显;在高频段内,多孔吸声材料对噪声有明显的降噪效果,玻璃棉作为多孔吸声材料时,其厚度越大,降低车内噪声的幅值也越大。

飞机舱内中频噪声的FE-SEA混合法预测及验证

采用FE-SEA混合法,建立飞机舱室内噪声预测模型,提出飞机舱室的子系统划分方法,并开展4种不同激励条件下舱内噪声中频噪声预测研究。通过仿真和实验结果的对比分析,验证FE-SEA混合法在预测舱内中频噪声方面的准确性和有效性。分析结果表明:FE-SEA混合法能够比SEA方法更有效地预测舱内中频段的噪声。

混合FE-SEA点连接的修正因子研究

针对混合FE-SEA点连接建模提出了一种基于波长的点连接修正因子。目前混合点连接建模主要基于无限结构假设,未考虑边界因素对建模和分析结果的影响。本文首先基于波动理论建立了无限板结构的混合点连接模型,然后根据板结构系统的动力学特性,提出了以判定圆为基准的点连接修正因子。仿真结果表明,本文提出的混合点连接修正因子可有效估计边界对点连接的影响,改进了混合点连接建模的精度。

某特种车车内中频噪声的混合FE-SEA法分析

为了更好地对特种车车内中频噪声进行分析,采用混合有限元-统计能量分析方法,建立某特种车混合FE-SEA模型,根据理论方法获取各子系统的模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子以及有限元车身的辐射效率;通过实车试验获取发动机悬置和分动箱悬置处的激励;把获取的参数和激励施加在混合FE-SEA模型中,并在200~800 Hz频率范围内,对有限元结构子系统进行模态计算,然后仿真预测获取车内噪声声压级,同时与测试结果作对比,绝对误差在7%以内,表明仿真模型精度较好;最后对车身板件的功率贡献量进行了分析,得出驾驶室头部声腔的功率贡献量主要来于顶盖和下部声腔。

基于FE-SEA混合法研究高速列车静音地板的隔声性能

采用声压法与声强法分别测量地板隔声量,整个频段内测量结果有较好的一致性,且差值在合理的工程误差范围内,规避了试验失误,为后续仿真方法验证提供了一定的保障,而且静音地板的隔声性能优于普通地板。通过脉冲衰减法测量阻尼损耗因子以用于FE-SEA混合法计算隔声量,计算结果与试验结果吻合良好。表明使用FE-SEA法预测静音地板的隔声性能行之有效。分别调整静音地板中胶合板和橡胶层的厚度以期获得隔声性能更优的结构,当橡胶层厚度均为2mm,胶合板三层厚度分别为3mm、5mm、7mm时,隔声效果更佳。从结构改进到声学包装等主动和被动两个方向优化静音地板隔声性能,建立用户数据库。