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。

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。

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-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。

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。

不确定声-固耦合模型高频分析的随机统计能量方法

为了解决汽车统计能量分析的不确定性问题,提出了汽车声-固耦合模型的随机不确定性统计能量算法。该方法以结构和声腔材料参数为不确定变量,建立了声-固腔耦合模型的统计能量方程,计算了模型的自损耗因子和耦合损耗因子,对材料参数的偏导数进行了分析,并根据随机算法理论推导了材料参数不确定状况下的噪声均值、标准差的求解公式。将该方法分别应用于简单平板声腔模型和汽车防火墙声腔模型,成功求解了不确定条件下的模型噪声波动特性。

Weaire-Phelan缓冲结构跌落冲击有限元分析

缓冲包装的结构对其缓冲性能具有重要影响。本文设计了两种胞元密度的Weaire-Phelan缓冲结构,其试样体积基本相同、用料体积一致。应用有限元方法对这两种试样受冲击后的压缩变形过程进行了分析,研究了在不同跌落高度、跌落质量下Weaire-Phelan缓冲结构的冲击承载能力和能量吸收特性。结果表明,Weaire-Phelan缓冲结构受冲击后的压缩变形过程与常见的多胞结构类似。首先顶部胞体发生叠缩,然后叠缩逐渐向下传递,最后是一个由下及上和由上及下双向同时渐进叠缩的压溃过程,与蜂窝结构从顶部到底部逐渐依次折叠的压溃方式有所不同。Weaire-Phelan缓冲结构受跌落冲击时的峰值应力、平台应力随跌落高度的增加而增大,而跌落质量对峰值应力、平台应力几乎没有影响;当胞元密度增大,Weaire-Phelan缓冲结构受跌落冲击时的平台应力略有提高,但吸能性能略有降低。本研究可为Weaire-Phelan结构的缓冲包装优化设计提供参考依据。

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。

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。

统计能量分析中的响应统计估计及其研究进展

统计能量分析(SEA)是分析复杂动态系统结构-声耦合振动响应的有效方法,而结构响应的统计估计是评价SEA分析准确性的基本依据,是SEA的一个重要组成部分.在简要介绍了SEA基本理论及其响应统计估计理论的基础上,对SEA中的响应统计估计的研究进展进行了综述和讨论,指出了在SEA响应统计估计中存在的问题,论述了需要进一步深入研究的方面,并着重讨论了响应统计估计中基于Poisson频率空间和高斯正交总体(GOE)频率空间的结构响应方差分析方法及其在SEA响应统计估计发展中的重要作用.

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。

附水复杂圆柱壳的声振分析及实验对比

提出了一种求解内部复杂结构的水下圆柱壳声振特性的计算方法,计算了含内部结构的加筋圆柱壳附水壳体的低频段振动响应及全频段声辐射特性,低频段采用有限元(FE)法,中、高频段采用统计能量分析(SEA)法,实验验证了有限元-统计能量分析(FE-SEA)方法的准确性。结果表明:低频段振动响应和全频段声辐射计算结果与实验结果吻合良好,FE和SEA方法分别在1~1000 Hz和1~10 kHz范围内可获得较准确的结果,说明FE-SEA方法求解含内部结构的圆柱壳的声振特性是可行的,但需要确定不同频段的计算方式。由于网格质量的限制,FE方法对中、高频的计算不具有优势,SEA方法关注结构平均功率流,无法获得具体位置振动响应。

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。

声-固耦合系统高频局部能量响应的FEM-SmEdA分析

针对高频激励下声-固耦合系统的局部能量响应预示问题,采用有限元(FEM)和统计模态能量分布分析(SmEdA)相结合的方法预示复杂声-固耦合系统局部能量响应.首先,以平板/声腔耦合系统为研究对象,验证FEM-SmEdA方法的准确性;随后,为了验证该方法的适用性,分别将该方法应用于湍流边界层(TBL)激励下平板/声腔耦合系统局部响应预示及加筋舱段/声腔耦合系统局部响应预示.利用双模态方程法(DMF)对基于FEM-SmEdA法的TBL激励作用下结构局部响应预示结果进行验证,基于FEM-SmEdA方法揭示TBL激励作用下舱段结构和声腔的能量分布随频率的变化规律,并研究加筋对声-固耦合系统能量分布的影响.结果表明:FEM-SmEdA 方法能够准确地预示高频环境下声-固耦合系统的局部能量响应;该方法适用于TBL激励下结构局部响应预示;随着分析频率的升高,舱段和声腔的能量分布更加均匀;加筋后结构的能量分布更加均匀,加筋对声腔能量响应的抑制更加明显.

400 km/h高速铁路轮轨噪声与二次结构噪声预测及分析

为评估400 km/h高速铁路列车通过桥梁时产生的轮轨噪声与二次结构噪声,基于统计能量分析法、有限元-边界元法,建立轮轨噪声和二次结构噪声数值预测模型。在此基础上,从轮轨粗糙度、车速和扣件刚度3个方面,分析轮轨粗糙度变化、车速变化以及扣件刚度变化对高速铁路高架段轮轨噪声和二次结构噪声的影响。研究结果表明:(1)在仅改变轮轨粗糙度情况下,综合噪声的变化趋势一致,随着轮轨粗糙度的增大,综合噪声也呈现增大趋势,并且轮轨粗糙度每增加1 dB,声压级增加1 dB(A);(2)在仅改变车速情况下,综合噪声的变化趋势一致,随着车速的增大,综合噪声也呈现增大趋势,但是噪声增大的速率变缓;(3)在仅改变扣件刚度情况下,扣件刚度变化对综合噪声的影响,主要集中在50~800 Hz频段,在其他频段范围内,综合噪声几乎不受扣件刚度变化的影响。在50~200 Hz频段,随着扣件刚度的增大,综合噪声也相应增大;而在200~800 Hz频段,随着扣件刚度的增大综合噪声数值减小。

用微气象方法估算淮河流域能量平衡（HUBEX／IOPl998／99）的统计分析和比较研究

利用1998和1999年HUBEX强化观测期在安徽寿县用微气象方法(波文比-能量平衡法和涡度相关法)观测的资料，分析了该地区的能量平衡特征，同时与其他地区的结果进行了初步比较，结果表明：(1)用涡度相关方法测定的感热和潜热之和(H+E)ec与下垫面有效能量(Rn-G)的一致性比较好，但用波文比方法估算的潜热通量Ebr比用涡度相关法测定的潜热通量Eec略高(约10％)。(2)大部分净辐射能用于了地表蒸发，1998和1999年，净辐射通旦的平均日总量分别是13．89MJm^-2d-1和11．83MJ m^-2 d^-1；两年的平均波文比分别是0．14(杂草)和0．06(稻田)。(3)波文比在日出和日落时数值大且不稳定，白天比较小且比较稳定，另外，1999年在稻田上观测到明显的局地平流现象。(4)通过与我国其他地区的观测资料比较，淮河流域稻田的波文比最小(0．06)，在内蒙古草原观测的波文比值最大(0．57)。波文比值的大小主要与土壤水分有关。

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。