基于数值解与解析解耦合的SSI体系地震反应分析方法

基于子结构分析方法,提出了土-结构相互作用体系中数值解和解析解耦合的地震反应分析方法。此方法中,数值解是用有限元方法来模拟上部结构的非线性动力行为;而弹性结构-刚性基础-半无限大弹性地基中频域内的解析解,是通过离散时间递归滤波方法得到时域内的解来等效,且在整个体系中,利用土、结构两个子结构边界上的力和位移协调求解。本文提出的方法用有限元程序Opensees来实现,并用于一个线弹性单层框架结构的动力分析中。这种耦合的分析方法得到的结果,与土-结构相互作用单自由度体系的解析解进行了比较,验证此方法的精度、稳定性和工程实用性。

水中弹性结构声散射和声辐射机理——结构和水的声-振耦合作用

从三个方面综述水中弹性结构声散射和声辐射的机理,特别强调声-振耦合或流体负荷作用。首先从阻抗的角度讨论声-振耦合作用。对于典型问题散射和辐射声场可以用阻抗的形式表示,系统的总阻抗等于机械阻抗和辐射声阻抗之和。表面振速只依赖于总阻抗,而声辐射依赖于辐射声阻抗与总阻抗之比。总阻抗等于零给出系统的特征方程,方程的根就是声场函数的极点。其次应用共振散射和辐射理论讨论声-振耦合作用。此理论将声场表示成各种共振再辐射模态的叠加,从振动的角度揭示声-振耦合机理。已经证明,模态的再辐射效率近似正比于复频率极点的虚部。第三,应用基于Sommerfeld-Watson变换的表面弹性波理论讨论声-振耦合作用。此理论将声场表示成各种表面弹性波-环绕波的再辐射的叠加,从波动的角度揭示声-振耦合机理。也可以证明,环绕波的再辐射效率近似正比于复波数极点的虚部。

封闭空腔结构-声耦合场内辐射声粗糙度的研究

基于结构-声耦合场有限元模型以及改进后的Sethares非谐音心理声学模型,计算封闭空腔边界上声固耦合板受简谐力激励后引起的空腔内部辐射声,分析其在评价点被快速调制时产生的粗糙度,并研究调制音声压级、调制音频率以及耦合板刚度对辐射声粗糙度的影响。为计算封闭空腔内部声辐射被其它声源所快速调制时产生的声粗糙度提供依据和预测方法。

子结构法在齿轮-箱体-基座耦合系统辐射噪声仿真中的应用研究

为了提高齿轮-箱体-基座耦合系统辐射噪声分析的计算效率,采用子结构法提取基座在与箱体各连接点处的等效质量和等效刚度,并用质量单元和弹簧单元对基座进行等效。在此基础上建立齿轮-箱体-基座耦合系统的辐射噪声分析模型,完成辐射噪声分析,并与全有限元/边界元法的分析结果进行对比。结果表明:采用子结构法分析获得的耦合系统在各场点处的有效声压级与全有限元/边界元法分析结果间的差距均未超过4.5dB,而该方法的分析时间仅为全有限元/边界元法的32.7%。

重型商用车驾驶室结构噪声分析与控制

重型商用车驾驶室内噪声主要以中低频结构噪声为主,为确定驾驶室内结构噪声的主要贡献部件,建立重型商用车驾驶室有限元模型,通过实验模态与仿真模态对标,保证有限元模型的准确性.在此基础上利用声学传递路径分析方法,得到对驾驶室结构噪声贡献较大的钣金,并在钣金表面增加沥青阻尼板,通过仿真与实车试验验证,驾驶室内噪声降低1.0 dB（A）～1.5 dB（A）,证明分析方法是正确的,改进措施是有效的.

计算机辅助设计和有限元分析法在耳模声学特性研究中的应用

目的探讨采用计算机辅助设计和有限元声固耦合计算方法分析耳模中导声管声学特性的可能性。方法通过螺旋断层数字扫描仪(computed tomography,CT)扫描并获取志愿者耳部数据,建立外耳模型,再布尔计算出耳模及导声管模型。应用Ansys软件和Aurical真耳分析仪分别计算和实测,输入90 d B声压,记录频率500~8000 Hz耳模导声管出口处压力值。结果有限元计算与实际测试耳模声学特性结果趋势相同;在导声管影响下耳模的共振频率在4000 Hz左右,最大增益约为24 d B,模拟计算结果较实际测试结果高6.8 d B。结论有限元分析方法可有效应用于耳模声学特性的研究。

乘用车车轮销轴声学灵敏度仿真与实验分析

为分析路面激励引起的车内结构噪声,建立整车结构有限元模型及流体声腔有限元模型;在车轮销轴处施加激励,仿真计算车内对销轴处的声学灵敏度.对仿真结果进行功率叠加,得到车内对销轴处的整体声学灵敏度.该整体声学灵敏度可作为分析路面激励引起的车内结构噪声的依据.在同等边界条件下,对有限元计算结果进行试实验验证.通过模态贡献量分析等方法分析车身结构、后悬架等对车轮销轴声学灵敏度的贡献;对0～200 Hz车内结构噪声处理提出相应的建议.

空气能热水器低频噪声分析与控制

针对某型空气能热水器,借鉴汽车NVH特性研究技术,利用试验方法采集样机数据,分析数据中异常噪声频率分布,识别出主要噪声频率。在空气能热水器机箱下部结构有限元与声学有限元以及声—固耦合有限元建模基础上,分别对三者进行模态频率计算,通过对比分析三者的模态频率,确定空气能热水器低频噪声产生的主要原因。根据分析结果对机箱结构优化和改进,并对整改机型进行试验测试。结果表明,与样机相比整改机型的低频噪声得到很好地控制,为空气能热水器低频噪声的分析与控制提供一种有效的方法。

汽车P/T灵敏度传递路径分析

准确预测车辆内部对发动机力矩输入的声学灵敏度(即P/T)对车辆前期NVH开发具有重要意义,建立详细的整车结构及声腔流体有限元模型,并推导流体—结构耦合有限元方程,进行P/T仿真计算,并在相同边界条件下进行试验。仿真结果与试验值在30 Hz^100 Hz有较好一致性,但在10 Hz^30 Hz低于试验值。通过对传递路径中的悬置隔振及动力总成刚体模态进行仿真与试验对比分析,发现悬置低频动刚度特性对P/T灵敏度有较大影响。根据悬置低频动刚度特性调整悬置动刚度,仿真计算与试验值在整个频带即0~100 Hz皆有较好的一致性。仿真与试验结果为车辆开发前期进行车内噪声水平控制提供一定参考。

基于CAS法的核电工程异形水箱分布质量计算模型

对于形状复杂的大型核电工程储液结构,Housner弹簧-质量模型适用性较差,基于有限元法的流-固耦合数值分析模型复杂、计算和存储量大,难以满足工程设计要求。该文基于声学-结构耦合法(CAS)提出了一种兼顾精度和效率的分布质量模型,通过理论推导从CAS计算结果中剥离得到的器壁动水压强脉冲分量,进而提出器壁单元各节点位置的分布式脉冲附加质量计算公式,精确地考虑了储液容器的形状对液体晃动的影响,同时实现了流-固耦合分析的解耦,有效解决了复杂大型核电工程储液结构的动力分析的难题。以矩形刚性水箱为例,将该文模型的结果与Housner分布模型比较,验证了该模型的合理性和可靠性。针对顶部具有复杂形状水箱的AP1000安全壳结构进行地震动分析,将该文模型与精细的流-固耦合模型进行比较,结果显示:两种模型计算结果吻合性好,该文模型前处理简便且在计算时间效率具有明显优势。该文模型可为核电工程考虑结构-地基、流-固耦合的多因素耦合高效分析奠定基础。

飞艇囊体膜弹性振动特性预测仿真

研究飞艇囊体和声腔耦合作用下,飞艇囊体膜弹性振动特性。目前,研究飞艇囊体振动行为的主要方法是将囊体内外压差作为预应力施加在囊体上,对囊体进行模态分析,忽视了内部气体与囊体结构的耦合作用对囊体振动行为的影响。而柔性囊体结构振动受内部空气影响显著。将飞艇囊体形成的封闭腔体视为声腔,应用结构-声耦合分析方法,分析囊体和声腔耦合作用下,飞艇囊体振动的模态特性。得到囊体和声腔耦合作用下囊体振动的固有频率和模态振型,以及囊体内外压差对囊体振动的影响机理。为验证方法的有效性,应用结构-声耦合分析方法,建立矩形膜-声腔耦合系统的有限元模型,得到不同压差下,膜-声腔耦合系统的固有频率和模态振型;同时,建立矩形膜-声腔耦合系统的试验模型,测得系统的模态参数,验证结构-声耦合分析方法建立的有限元模型的有效性。结果表明,飞艇囊体与声腔的耦合作用使得飞艇囊体弹性振动的频率降低,囊体内外压差仅对特定的模态振型有影响。为研究飞艇囊体的动力学特性提供依据,也为飞艇囊体表面刚性结构布置和控制系统的设计提供参考。

铁路客车室内噪声预测与控制技术研究

为探索铁路客车室内低频噪声预测分析与控制的可行办法,提高车室内噪声品质,本文基于有限元和边界元结合的方法给出了铁路客车结构-声场耦合系统振动分析模型的建模方法;通过对比分析结构振动模态、车室内空腔声学模态以及结构-声场耦合系统模态的相关性,澄清车室内噪声形成机理;对客车结构-声场耦合系统在0 Hz^200Hz频率范围内进行谐响应分析之后,确定了室内噪声观测平面及测试点在不同频率下的声压级,通过对客车车身面板声学贡献度的分析,确定主要噪声源和对内部声场影响较大的面板,为降低噪声而试图对客车结构进行修改提供了理论依据。