基于有限元-统计能量法的结构隔声性能预测模型研究

隔声结构广泛应用于船舶舱室壁板等区域,实现对结构隔声性能高效、准确地预测对于隔声结构理论设计与工程应用具有重要意义。采用理论公式、COMSOL有限元分析法和VA One统计能量分析法建立钢板隔声性能计算模型。基于试验值,探究不同方法的频率适用范围,实现分频段高精度计算板结构的隔声性能。研究结果表明,在125~4000 Hz频率范围内,分段结合使用3种方法进行计算,对比试验值平均隔声量误差小于1 dB。厚度不变,薄板尺寸等比例扩大,各个中心频段范围内模态数增多,统计能量法高精度计算薄板隔声量的起始频率向低频移动。

功率流理论、统计能量分析和能量有限元法之间的关联性

基于能量的方法由于可以克服传统结构动力学在分析高频问题的某些不足,因而在很多工程领域得到广泛应用。本文全面回顾了功率流理论、统计能量分析、能量有限元法四十年以来的研究进展,以功率流理论为线索,将统计能量分析和能量有限元法进行了较全面的讨论,并将其归纳到基于能量的分析方法的理论框架内。最后,比较三种理论的基本原理,并指出它们在基于类似的能量平衡方程,输入和损耗功率表达形式上的关联性。而且还指出了它们在处理结构振动和声辐射问题上各自适用的频率范围。

基于有限元法对比的统计能量法研究

对典型结构板、梁进行了有限元和统计能量法动态响应分析,验证了统计能量法解决高频问题的有效性。 对统计能量分析的统计平均原理进行了理论探讨,得出提高统计能量预示精度的几种措施,为统计能量法的成功应用提 供了参考。

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。

基于混合有限元-统计能量分析的箱梁结构噪声特性分析

为了探讨箱梁的结构噪声辐射规律,提高计算精度及效率,基于混合有限元-统计能量分析理论,建立1/10箱梁有限元-统计能量分析计算模型,并进行模态实验与声学实验验证。在此基础上进行声贡献量以及振动传递规律分析,并与相关文献进行比较。研究结果表明:混合有限元-统计能量分析模型不仅适用于箱梁结构噪声分析,而且在保证计算精度的同时提高了计算效率;在随机激励下,箱梁顶板和左右翼板的声贡献量高达87.3%,底板和腹板的声贡献量仅为13.7%;箱梁结构各子系统声贡献量规律与箱梁结构各子系统的振动大小规律保持一致。

有限元-统计能量分析法的拖拉机驾驶室噪声研究

为了解决拖拉机驾驶室中频噪声问题,基于有限元-统计能量分析(FE-SEA)建立了某拖拉机驾驶室FE-SEA混合模型,通过理论计算和试验方法获取驾驶室模态密度、耦合损耗因子、结构内损耗因子数据,加载振动和噪声激励后进行FE-SEA联合仿真。将仿真获取的驾驶室声压级与实测数据进行对比,分析对比表明该模型在中频段利用FE-SEA混合法分析所得结果与试验测试值拟合程度较高。分析各子系统对驾驶室声腔的能量贡献度,确定对驾驶室噪声贡献较大的子系统,有针对性地对驾驶室声学包进行整改,获得一定降噪效果。

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。

基于有限元的能量流分析方法研究

区别于传统的统计能量分析,通过对有限元方法计算结果的后处理也可进行能量流分析。为提高计算效率,分析过程中对某些与频率相关的积分进行了推导简化。在此基础上,以Matlab为平台编写了相关计算程序。而后,并对具体算例进行基于有限元的能量流分析并与统计能量分析的结果进行比较。最后,基于此算例进一步对基于有限元的能量流分析方法进行改进并对相应的计算程序进行优化提高计算效率。

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。

仪器舱结构的能量有限元中频声振环境预示

采用能量有限元分析(EFEA)法,建立某仪器舱结构的能量有限元模型,并对其进行了声振环境的预示。将EFEA与统计能量分析(SEA)及实验测试结果进行了比较,在一定的频域内,能量有限元方法得到了较好的预示结果,与预期结果相符。相对于传统SEA方法,EFEA还可以得到响应的空间分布。该研究对仪器舱结构的EFEA建模及分析,为工程上对复杂结构声振环境预示提供了新的思路。

能量有限元方法的双星整流罩中频声振环境预示

为了对某双星整流罩结构进行振动环境的预示,采用能量有限元分析(EFEA)的方法,建立了整流罩结构的能量有限元模型,并对其进行了振动环境的预示。作为比较,选取统计能量分析方法 (SEA),建立了该整流罩的统计能量模型,并与EFEA方法和实验测试结果进行了比较。结果表明,EFEA方法与SEA方法的结果在一定的频段内可以较好地预示结构,而且在该频段内,EFEA方法的结果相对SEA方法更接近于实测值,同时相比SEA方法,EFEA可以得到预示结果的空间分布。

汽车中高频噪声统计能量分析方法的研究综述

世界上各大汽车公司已经将车内噪声预测作为产品开发过程中一个不可缺少的重要环节。综述了汽车中高频噪声统计能量分析(SEA)方法的研究进展,介绍了SEA建模及模型的优化分析;同时论述了使用SEA方法对车内噪声进行预测的研究工作,重点对汽车声学包装的设计开发作了详细讨论;论述了SEA方法的扩展,着重讨论了SEA与有限元分析(FEA)方法的结合,最后提出了高频噪声预测的一种新方法——能量有限元分析(EFEA)方法。

声学典型分析理论及内燃机电站低噪声控制统计能量分析法模型

有限元分析法、边界元分析法及几何声学分析法在内燃机电站的低噪声计算中已经得到应用,但存在局限性。介绍了声学分析计算的基本理论,并建立了基于统计能量分析(SEA)法的内燃机电站低噪声分析模型,指出了SEA是低噪声电站振动与噪声分析的新方法。

基于统计能量分析的热效应对高频声振响应影响研究

目的研究热效应对统计能量分析中三个重要参数的影响规律。方法利用有限元法和波法对耦合损耗因子进行分析计算,采用上述两种计算方法分别在三种工况下(仅考虑材料参数变化的工况;仅考虑热应力影响的工况;综合考虑材料参数变化和热应力影响的工况)进行高频声振响应分析,研究热效应对L型板耦合损耗因子的影响规律。结果两者计算结果基本一致。温度变化会对耦合损耗因子造成一定影响,但是影响有限,相对而言在低频段造成的影响较大,在高频段影响较小。结论在400~5000 Hz频带范围内,利用FEM计算耦合损耗因子,其计算结果与波法计算结果基本一致,证明了它的有效性。

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。

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。