复杂组合结构振动试验的有限元-统计能量混合建模与分析

对某一梁板组合结构进行振动台试验,并对该结构振动试验进行有限元-统计能量(FE-SEA)混合建模分析,将梁板组合结构与振动台工装连接的梁建立为环形梁统计能量子系统,从而对其施加约束来实现振动台加速度载荷的施加。分析了内声腔以及外部空气对结构振动的影响,并将有限元-统计能量(FE-SEA)混合模型计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明,梁板组合结构振动试验的FE-SEA混合模型计算结果与试验结果基本吻合,验证了使用H-混合模型方法进行梁板组合结构振动分析的有效性。

基于有限元-统计能量混合法的磁浮列车顶板结构声振特性预测分析

基于FE-SEA(有限元-统计能量)混合法,建立了能完整考虑内饰板、多孔吸声材料和铝型材的磁浮列车组合顶板声振特性预测模型,预测并对比了磁浮列车圆顶区域、空调区域和侧顶区域的顶板结构声振特性。对比结果显示:侧顶区域顶板的声振特性最优,圆顶和空调区域次之。对于铝型材结构,圆顶区域和空调区域的面密度基本接近,空调区域的计权隔声量比圆顶区域大3.2 dB,总辐射声功率级大3.0 dBA。对于组合结构,空调区域顶板的计权隔声量比圆顶区域大1.0 dB,总辐射声功率级一致。顶板结构的声振特性与其振动响应和辐射效率直接相关。顶板采用铝型材结构时的声振特性差异明显,采用整体组合结构时的声振特性差异会略有减小。

基于能量有限元方法的声腔内部噪声预测

为了预测声腔内部噪声,基于能量有限元方法(EFEA)建立了声腔-平板-声腔的EFEA耦合模型,对声腔内部噪声进行了数值计算。建立了声腔-平板-声腔的统计能量分析(SEA)模型,并将EFEA模型的预测结果与SEA模型的预测结果进行了对比。结果表明,二者具有较好的一致性。建立了声腔-前风挡玻璃-声腔的EFEA耦合模型和SEA耦合模型,分别对EFEA和SEA模型的外侧声腔响应进行了仿真分析,并与试验结果进行了对比。结果表明,EFEA预测结果与SEA预测结果以及试验结果均吻合良好,充分显示了本文所建立的声腔-前风挡玻璃-声腔EFEA模型对声腔内部噪声预测的准确性。

基于有限元能量流的混合结构间耦合损耗因子

为了减轻船舶结构重量,降低重心,高速船往往采用钢、铝混合结构,两者之间采用过渡接头进行连接会影响结构声波的传递。耦合损耗因子(CLF)作为统计能量分析法的一个关键参数,对船舶舱室噪声预报有着重要影响。基于有限元能量流法构建了相应的数值计算模型,采用Matlab软件编写计算程序,将其应用于某典型钢、铝混合结构的计算中并对其进行了验证,同时还研究了连接接头参数及加筋板对结构耦合损耗因子的影响,结果表明:增加接头的重量或横截面积可以减小中高频段的耦合损耗因子。所编程序可以为该类型船舶的噪声预报及减振降噪提供建议与指导。

基于FE-SEA混合方法的声腔内部噪声预测

对二子系统的互易关系进行了阐述,给出了混合FE-SEA的系统方程。通过数值仿真,建立了声腔-平板-声腔系统的FE-SEA混合模型,同时建立了声腔-平板-声腔系统的SEA模型,对声腔模态密度、SEA模型中声腔与板的耦合损耗因子进行了计算,同时计算了FE板与SE板的辐射效率,并对2个模型进行了响应计算,分析了误差产生的原因,并将FE-SEA模型与SEA模型计算结果进行了对比,对比结果表明,二者在中高频段具有较好的一致性。同时还建立了声腔-轿车后风挡玻璃-声腔系统的FE-SEA混合模型,以及该系统的SEA模型,通过试验对内侧声腔激励进行了测量,计算了FE-SEA模型与SEA模型外侧声腔的响应声压级,并与试验结果进行了对比,对比结果表明,在中高频段FE-SEA模型与SEA模型的预测结果相吻合,且FE-SEA模型与试验结果有着较好的一致性。

车内噪声FE-SEA混合建模及分析方法

对二子系统的互易关系进行了阐述,并通过模态方法别对二子系统的互易关系进行了介绍,并介绍了两个面连接子系统的耦合关系,最后给出了混合FE-SEA的系统方程。建立了轿车FE-SEA混合模型,对FE车身的辐射效率进行了计算,通过试验对动力总成悬置激励和车身悬置激励进行了测量,在消声室内对发动机舱声辐射激励进行了测量,建立了CFD风洞仿真模型,并对车外风激励进行了计算,同时通过施加激励后的混合FE-SEA模型对车内噪声进行了预测,并与试验结果进行了对比,并对误差产生的原因进行了分析,对比分析结果表明,二者有着较好的一致性,预测绝对误差小于2.5 dB(A),计算精度满足工程要求,混合FE-SEA建模方法是一种有效的车内中频噪声预测方法。

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。

车内中频噪声FE-SEA混合建模及分析方法

建立了轿车的有限元-统计能量分析混合模型,并采用理论方法计算出模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子。采用试验方法测得发动机悬置处激励,采用虚拟样机方法仿真得到悬架对车身激励。对整车模型加载激励,并进行了有限元结构模态分析和FE-SEA联合仿真分析,获得了前50阶模态对应的频率。对计算结果进行了板件噪声贡献分析及传递路径分析,得出了路面激励到驾驶室噪声传递路径结构。

声振力学环境预示的FE-SEA混合方法研究

传统的有限元方法和统计能量分析能够较好地预示低频和高频的力学环境,但如果存在刚度悬殊过大的子系统时,上述方法均难以准确预示。FE-SEA混合方法兼顾了有限元与统计能量分析的优点,可针对子系统的不同特点分别应用有限元或统计能量分析技术进行建模,而后依据边界处直接场与混响场的互易性,将子系统重新整合,得出整体系统的响应。文中主要介绍了FE-SEA混合方法的基本理论,在对经典理论研究的基础上,完善了FE-SEA混合方法的功率平衡方程并得到复杂系统在各种连接状态下随机子系统间能量传输关系的完整表达式,使得该方法可适用于更为复杂的耦合系统,拓宽了其应用范围。

混合方法在声-固耦合系统中的应用

为了研究透过船舶外板的噪声辐射问题,基于波动理论、统计能量法和有限元方法,建立了中频声振模型结构的混合分析模型,采用扩散场多自由度互易原理,进而实现随机子系统和确定子系统的耦合计算,给出模型结构在外界激励下的声振响应。通过数值计算板结构的传递损失,与传统的SEA比较,验证方法的可行性、有效性,证明该方法计算复杂结构的高效性与精确性,可以应用于实际工程问题。

基于混合FE-SEA方法的航天器支架车声振响应影响分析

支架车是航天器声振试验中的重要地面支撑设备,需要对其在航天器声振预示中的影响展开研究。文章基于混合FE-SEA方法建立不同工况和不同航天器声振模型,研究了支架车对航天器结构的声振响应的影响。分析表明安装支架车后主要对系统的低阶模态的声振响应影响较大,对高阶模态的响应影响可以忽略。该结论可为复杂航天器的声振模型简化提供指导。

结构中频振动分析的混合方法

针对结构振动的中频问题,提出了一种新的混合分析方法.具有低模态密度的子结构利用有限元建模,高模态密度子结构利用波动方法建模,并利用边界处的位移连续和力平衡条件进行求解.以耦合梁结构为例,给出了具体的计算过程,通过解析方法进行了仿真验证.结果表明了此混合方法的有效性.进一步地计算了高频子结构的能量密度响应,并且通过对比说明,此方法在计算边界位置的能量密度响应时可以得到精确度更高的结果.

复杂结构中频声振问题的方法研究

在波动理论的基础上,结合统计能量分析原理和有限元方法,建立了复杂结构的分析模型,综合扩散场多自由度互易原理,给出了求解中频问题的混合方法,进而实现刚性构件和柔性构件的耦合计算,给出了复杂结构在外界激励下的声振响应。通过数值计算板结构的传递损失,与传统的SEA及质量效应曲线对比,验证了本文方法的可行性、有效性,同时还数值计算了圆柱壳模型的声辐射,与相应实验进行比较,结果基本上一致,随后分析了造成误差的原因。证明该方法计算复杂结构的高效性与精确性,可以应用于实际工程问题。

基于FE-SEA混合模型的轿车车内噪声预测

为对轿车车内中频噪声进行预测,对轿车车身各子系统进行划分,建立了轿车整车混合FE-SEA模型;采用理论和试验相结合的方法求得车身结构的模态密度、内损耗因子和车身板件的辐射效率;采用理论计算方法确定发动机悬置点的激励和路面对车身在前后悬架与车身连接点处的激励。分别用施加激励后的混合FE-SEA模型和SEA模型预测驾驶员右耳旁的噪声,并与试验进行对比。结果表明:在200～1 000Hz整个频率范围内,FE-SEA混合模型的预测结果与试验数据吻合良好,明显优于SEA模型的预测结果,尤其是中频段。

基于FE-SEA混合法的梁弯曲振动响应分析

FE-SEA混合法将计算低频响应的有限单元法和计算高频响应的统计能量分析结合起来,可用于全频段的结构振动响应分析。将FE-SEA混合法运用到梁结构的弯曲振动分析中,研究了计算整体动力刚度阵Dgg原理,推导了修正的动力刚度阵ΔD、修正的力阵ΔF以及整体模态的输入功率Pg在梁弯曲振动分析中具体的表达式。最后利用计算机仿真对三种耦合情况进行了仿真,并利用FEA和SEA方法的计算结果,证明了FE-SEA混合法运用于梁结构弯曲振动响应分析的正确性。与传统的有限元法相比,FE-SEA混合法的计算量大大减小。

基于FE-SEA混合法的无砟轨道桥梁系统垂向振动分析

针对高架桥CRTSⅡ型无砟轨道结构特点,建立有限元法(FEM)与统计能量(SEA)混合法的轨道振动仿真新模型。对两车通过随机不平顺条件下轨道桥梁系统的动力响应进行计算,分析随机不平顺波长对无砟轨道-桥梁系统动力特性的影响。分析结果表明:随机不平顺波长对轨道结构、速度幅值有一定影响;对轮轨垂向力、钢轨垂向振动加速度、轨道板垂向振动加速度幅值影响很大,且短波随机不平顺的影响远大于长波随机不平顺,对桥梁振动加速度也有一定影响;短波随机不平顺激励下钢轨振动能量主要分布在中高频,在一阶固有频率(1 236Hz)附近达到最大值,中长波随机不平顺激励下钢轨振动能量主要分布在中低频。

结构声传递数值计算方法的研究进展

本文综述了结构声传递的四种数值计算方法 :统计能量分析、有限元法、阻抗分析法、波动分析法。阐述了不同频率范围应用不同数值计算方法研究结构声传递的特点和现状 ,为开展复杂结构中结构声传递的研究提供参考。

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。

大型海洋固定平台振动噪声预报全频域方法研究

该文结合声学有限元方法(FEM)、边界元方法(BEM)和统计能量分析方法(SEA)的全频域声学分析技术,对海洋工程结构物——大型或超大型海洋固定平台进行同一环境条件下的一体化声学建模与计算并对海洋固定平台开敞区域和舱室进行全频域噪声预报分析。

中频振动杂交分析方法中边界条件对等效阻抗的影响研究

对复杂结构系统的振动响应分析,一般根据所考虑的频率范围将分析频段分为低频段、中频段和高频段,并针对不同频段采取不同的分析方法。阐述了中频振动分析问题,讨论了中频问题的杂交方法建模和求解,并以加框板为例研究了不同边界条件对等效阻抗的影响。计算结果表明,边界条件对等效阻抗的影响不大。此外,比较了加密有限元网格、稀疏有限元网格和基于等效阻抗使用有限元/统计能量分析杂交方法得到的计算结果,并得出了相应的结论。