采用能量有限元分析的高速列车车内噪声预测

采用能量有限元分析(EFEA)并引入车体隔声效应建立高速列车(HST)车厢结构和声腔模型,综合考虑机械激励和声激励源,预测分析车内全频噪声.通过试验及仿真计算获取模型结构和声腔参数;采用多体动力学仿真、声学有限元法和非线性声学方法求解得到车外激励源,包括轮轨力、二系悬挂力、轮轨噪声和气动噪声.通过验证激励源频谱结果的声压级(SPL)峰值频率保证激励源的准确性.将模型参数和激励源施加到车内噪声EFEA模型上,并预测不同区域的车内噪声。将车内声腔各区域的预测与搭载试验车内噪声SPL进行对比,结果显示,仿真与试验车内噪声声压级在分析频段内的变化趋势基本一致,声压级总值(OASPL)误差小于3 dB(A).由此验证了提出的方法对于HST车内全频噪声仿真预测的有效性和准确性.

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。

随机激励下框架梁结构能量有限元分析

提出了梁结构在随机激励下的能量流分析方程及能量响应和功率流的计算公式,给出了在同时考虑弯曲和纵波场的耦合梁结构条件下计算功率流耦合矩阵的一般方法,用能量有限元分析法对一个受到多个不相关随机激励的框架梁结构的能量响应及功率流进行了计算.结果反映了振动能量在结构内的分布和传递路径,并表明梁的纵波场在耦合梁的能量传递中起到重要作用.用统计能量分析法对该框架梁结构响应进行了求解,通过比较2种方法的计算结果,验证了随机激励下能量有限元分析方法的正确性.

能量有限元方法在复合材料层合梁耦合结构振动分析中的应用

以能量有限元方法(EFEM)建立控制方程,研究了复合材料层合梁受激励时的横向振动问题。该方法以结构中的能量密度作为变量,根据波动理论中功率流与能量密度的平衡关系建立了与傅里叶热传导方程类似的二阶偏微分方程组,通过有限元离散得到结构单元节点的能量密度矩阵形式方程。根据耦合连续平衡条件,建立耦合单元节点矩阵,从而对总矩阵方程进行组集及求解,得到结构中能量密度的分布。通过数值算例与传统有限元方法(FEM)结果做了对比,取得了较好的一致性。

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。

高能量密度激光器腔镜有限元分析

通过对高能量密度激光器运行过程中腔镜存在的表面及背面吸收热量的有限元分析 ,得出腔镜表面在不同吸收热流密度和约束条件条件下热变形分布。指出提高腔镜反射率 。

轮胎磨损分析中接地能量损失的有限元计算模型研究

轮胎滚动接地能量分析 ,对研究其滚动磨损具有重要意义 .通过对轮胎接地运动和接地受力分析 ,建立用于轮胎有限元分析的接地能量损失模型 ,并据此模型对 9.0 0R2 0轮胎接地能量损失进行计算 。

一种基于有限元分析的杨氏模量的能量等效方法

基于能量等效原则,本文提出了一种特定阻尼结构中粘弹性材料等效杨氏模量常值的获得方法。通过有限元优化分析,对比橡胶材料动态杨氏模量和杨氏模量常值在同一阻尼结构的能量特性,从而找到了最能表征粘弹性材料动态杨氏模量的等效杨氏模量常值。经验证,该方法获取的等效杨氏模量常值在能量特性上能很好地反映动态杨氏模量,能为该结构的数值计算和软件仿真提供便利。

倾斜荷载下能量桩受力变形特性三维有限元分析

基于已有试验和数值分析,针对倾斜荷载下能量桩的受力变形特性,通过优选桩-土材料参数、边界条件、分析步及网格类型等,实现了考虑热-力耦合作用的能量桩三维有限元模拟。进而通过与模型试验及二维数值所得桩顶沉降的对比分析,验证了三维有限元建模方法的合理性。最终通过改变竖向荷载、水平荷载及温差3个主要影响因素,探讨了桩顶沉降、桩侧摩阻力、水平位移及桩身弯矩变化规律,并提出相应的能量桩工程设计建议。研究表明,当温差ΔT>0℃时,桩体将产生热膨胀,甚至出现向上的位移,但其沉降-荷载曲线将随着竖向荷载的增大而逐渐趋近ΔT=0℃工况,桩侧摩阻力在桩身上、中部为负,在桩身下部为正,水平位移及桩身弯矩均大于ΔT=0℃工况;当ΔT<0℃时,桩身上、中部桩侧摩阻力为正,下部桩侧摩阻力为负,桩顶水平位移有所增大,但其原因不同于ΔT>0℃工况,桩身弯矩小于ΔT=0℃工况。

基于能量法的简支钢梁损伤识别试验及有限元分析

针对目前梁式结构损伤识别中识别精度和实际应用方面存在的不足,以能量耗散理论为基础,对简支工字形钢梁的损伤识别进行了数值分析及试验研究。通过结构损伤时每一单元的模态应变能耗散率与损伤前、后模态应变能变化之间的关系,推导出单元损伤变量的表达形式。研究结果表明:单元损伤变量只需要利用结构损伤前、后的模态振型即可算得,在实际应用中可通过模态扩阶技术解决实测自由度与理论自由度不匹配问题;该方法可准确识别出简支钢梁损伤单元的位置,并在一定程度上表征损伤程度。

基于有限元分析的橡胶回弹性模拟

借助有限元分析软件ABAQUS模拟了橡胶材料回弹测试的实验过程,探讨了回弹过程中的能量变化情况,为橡胶材料黏弹性的进一步研究做了铺垫。结果表明,新方法的表征结果与实际测试结果基本一致,证明拟合的本构方程与材料本身属性相符,同时表征了回弹过程中能量的准确变化。在冲击过程中,摆锤的动能主要转化为试样的弹性势能和耗散能。此外,通过分析试样模型温度场的变化,更加直观地观察到橡胶变形过程中的能量损耗导致的温度上升,说明部分损失的动能转化为热能散失到了环境中。

大气常压等离子弧清洗的能量耦合作用有限元分析

大气压等离子弧清洗是一种新型的表面预处理清洗技术,了解等离子弧与工件间的能量耦合作用是研究大气压等离子弧清洗技术的关键。通过建立有限元模型,并对分析结果进行回归计算,得到了界面清洗力和界面清洗温度的经验公式,进一步揭示了等离子弧功率,基板厚度和清洗速度等主要参数对能量耦合的影响,并对回归分析结果进行了验证。结果表明:等离子弧输出功率与清洗速度的相互作用对界面清洗力和界面温度影响最大,其中,等离子弧输出功率对界面清洁力和界面温度的影响最大,清洗速度次之,基板厚度对它们的影响最小。

压电能量收集装置的有限元分析及优化设计

研究了典型的线性和非线性压电能量收集装置,应用了基于ANSYS的有限元分析法对非线性压电能量收集装置进行建模分析,利用瞬态分析法得到系统输出电压与激励频率的对应关系,将有限元分析结果与理论模型推算结果对比,证明了该方法的有效性;并将该方法用于非线性压电能量收集装置的优化分析,通过改变影响系统非线性势函数的磁铁间距,得出在外部宽带低频随机振动源激励下,非线性装置发生随机共振、响应频带拓宽时较优的结构参数。

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。

重力坝应力的临界能量误差限自适应有限元分析

本文应用自适应有限元法对重力坝应力的能量误差限进行了研究。通过对不同坝高,不同上游、下游坡比等多种形状重力坝坝体的应力分析,得出在重力坝应力分析过程中存在临界能量误差限,该误差限对不同坝体外形会有微小变化。该结果将会有助于重力坝坝体有限元应力分析和建立重力坝有限元分析标准。

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。

受横向冲击作用的缺陷柱能量吸收的有限元分析

对于在横向冲击荷载作用下,施加轴力的缺陷柱的屈曲行为采用有限元模拟分析。笔者通过有限元软件对于实验进行模拟,输入相同的边界条件、轴力、速度、加速度和质量等相关参数,从而对缺陷柱受偶然荷载冲击时的能量吸收进行分析。再通过具体实验中测量所得的数据来验证模拟结果,从而可知,受轴力压缩的缺陷柱在受到横向冲击后,试件存在的缺陷类型对于试件的垮塌以及塑性变形产生不同的影响。

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。

螺栓法兰连接结构有限元建模及动力学分析

利用ANSYS有限元分析软件建立了螺栓法兰连接结构的实体非线性有限元模型,该模型模拟了法兰间接触、螺母与法兰间接触以及螺栓头与法兰间的接触,同时考虑了预紧单元模拟螺栓预紧力对结构的影响。通过对有限元模型在不同边界条件下、不同基础激励下进行瞬态动力学分析得出稳态响应信号,进而对信号进行差值处理得出不同边界条件下螺栓松紧对能量耗散的影响,并通过实验加以验证,确定了有限元模型的可靠性以及螺栓不同预紧情况下稳态响应信号的规律。结果表明:随螺栓预紧力矩的增大,能量耗散减小,系统非线性减弱;随激励频率及激励强度的增大,非线性特征变得显著,能量耗散增大。

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。