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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

混合建模在车内中频噪声预测分析中的应用

针对采用统计能量分析(SEA)法预测车内噪声时中频段(0.1~1.0 kHz)仿真精度低的问题,提出了一种基于混合建模来预测车内中频噪声的方法。首先,建立SEA模型,并调校使得高频段(>1.0~8.0 k Hz)仿真与试验结果吻合;其次,在白车身有限元模型和SEA模型的车内声腔间建立连接,生成混合模型;最后,将白车身模态导入混合模型,加载激励进行车内噪声预测。以某SUV车型为研究对象,进行车内中频噪声预测分析并与试验结果进行对比,结果表明,采用混合建模的方法可明显提高中频噪声的仿真精度,在车型开发设计阶段预测车内噪声水平。