Prediction and Reduction of StructureBorne Noise in Vehicle

The structure and the acoustic medium of a passenger vehicle are modeled using the finite element method(FEM), and the interior noise is studied the help of the modal synthesis method (MSM). Sound pressure level (Lp) of the noise is calculated in several conditions of the models, and has good agreements with its test results. The MSM am be consequently used for predicting the vehicle interior noise in dssign stage so that the structure may be optimized for the Purpose of the most reduction of noise.

核电工程异形水箱流固耦合分布式参数模型与效用研究

在流固耦合动力分析领域,传统的Housner模型在工程设计中发挥重要作用。但其理论推导仅适用于规则水箱,采用集中质量总体模型描述液体晃动的整体效应,难以有效模拟异形水箱储液结构的局部精细响应,亟须建立适用于不规则水体晃荡的分布式附加质量模型。基于势流理论推导了一种模态综合法模型,实现了分布质量与储液器壁激振加速度的解耦。该模型能够有效剥离分布式的脉冲质量与对流质量;同时,实体网格的振型分析适用于任意形状水体的动力分析。通过算例的形式将该模型与精细声学-结构耦合(Acoustic-Structural coupling,CAS)模拟法进行了比较,验证了模型的精确性与可靠性。最后,基于本文的模型研究了核电异形的安全水箱在不同水位和减晃格栅分布下的动力响应规律,并检验了其在工程中的适用性。

基于车桥耦合振动的连续梁桥动力特性研究

为获取连续梁桥在行车荷载作用下的动力特性规律,基于虚功原理,建立了24自由度典型四轴拖挂车动力学模型。采用模态叠加法建立三跨连续梁桥动力特性模型,通过模态综合法建立了车轮-桥面间的力学和位移耦合关系。组建了四轴拖挂车和连续梁桥动力耦合分析模型,通过逐步迭代法建立了车桥耦合时变矩阵方程。以某三跨连续梁桥为工程示例,进行车桥耦合动力特性的敏感性分析,重点分析了车辆行车速度、桥面不平度和车辆载重变化对桥梁关键位置处的动力响应影响。结果表明:随着行车速度的增大,桥梁竖向位移时程响应曲线整体呈增大趋势,其中边跨跨中竖向位移幅值增幅相对较小,为3.40%,中跨跨中竖向位移幅值呈先减小后增大的变化趋势,最大增幅为7.10%;随着桥面状况的恶化,桥梁边跨跨中和中跨跨中截面的竖向位移响应增幅相对较大,分别为38.60%和54.95%,为桥梁动力响应的主要敏感参数;当车辆载重相对较小时(从空载至40%满载),桥梁位移动力响应变化较为敏感,但随着车辆载重增长率的逐步增大,桥梁动力响应结果对车辆载重的敏感性逐步降低。

动态子结构法在航天工程中的应用研究

以载荷分析为主要内容,概述动态子结构法在航天工程中的应用。首先采用约束子结构模态综合法与超单元法进行全箭级器箭耦合载荷分析,给出器箭界面加速度条件、运载器和航天器的内部载荷;然后介绍采用航天器基础激励方法与超单元法,依据全箭级器箭耦合载荷分析给出的器箭界面加速度条件,进行航天器级的载荷二次分析,给出航天器的内部载荷,可以证明载荷二次分析所得航天器的内部载荷结果与全箭级器箭耦合载荷分析结果一样。由此说明航天器级载荷二次分析获得结果是可信的,也就是说全箭级器箭耦合载荷分析与航天器级载荷二次分析流程是合理的、可靠的。

基于车-桥耦合振动的简支梁桥冲击效应

为了精确分析车辆对简支梁桥的冲击效应,基于模态综合法,建立了三维空间车-桥耦合振动模型。基于车-桥耦合振动模型的动力时程响应分析结果,并利用动力放大系数的概念,得到了车辆参数以及桥面不平整度、行车速度和车辆作用位置对冲击效应的影响规律。研究结果可以为我国桥梁设计规范中简支梁桥冲击系数的计算方法的改进提供理论依据。

拖拉机驾驶室的声固耦合动态择优声学设计

分析了拖拉机驾驶室内部噪声的主要来源。确认了驾驶室内声固耦合噪声是最主要因素。从理论上探讨了进行拖拉机驾驶室声固耦合动态择优声学设计的可行性和途径，并通过试验对上述理论分析方法进行了验证。给出了拖拉机驾驶室声固耦合动态择优声学设计流程。

基于模态叠加法的声固耦合噪声仿真与实验

在ANSYS中建立了长方体箱体的有限元模型,并计算结构模态。将有限元模型和结构模态导入Virtual Lab,计算空腔声模态,用模态叠加法计算耦合声场对激励的响应,得到了声压级分布云图和场点频率响应曲线。设计了长方体箱体的振动噪声实验,将声卡采集得到的噪声信号在Matlab中进行傅立叶分解,得到声场内一点对激振频率的响应曲线。仿真数据与实验数据有较好的一致性。

航天器与运载火箭耦合分析相关技术研究进展

本文以载荷分析为主要内容,概述航天飞行器结构动力学研究的一些进展.首先介绍航箭(航天器/运载火箭简称为航箭)耦合系统载荷分析基本思想.然后介绍以下3个方面的载荷分析方法:(1)采用基础激励理论初始载荷分析的近似方法;(2)考虑航箭耦合影响的航天器/运载耦合系统分支模态综合法.导出采用约束模态质量界面加速度的航天器载荷计算方法;当仅考虑静定约束特殊情况时,退化的方程与Chen采用有限元法导出的方程相同.给出新航天器载荷瞬态分析技术,即一个以前的航天器/运载耦合系统载荷结果可以用来获得相同运载火箭发射一个新航天器结构的必要的载荷信息.(3)考虑航箭耦合影响的航天器/运载耦合系统模态综合法.包括:固定界面模态综合法,以及航天器/运载耦合的界面综合动态响应计算新方法.最后,介绍验证载荷分析技术.简要讨论验证技术的重要性,提出了采用试验与理论相结合的结构动态试验仿真技术,该方法包括了一套修正数学模型的新技术,称之为子结构试验建模综合技术.该方法已应用于复杂的结构建模.在进行CZ-2E运载火箭实尺模态试验之前,用建议的模态试验仿真技术给出CZ-2E模态参数的预示结果,并与随后获得的实际模态试验结果相比,两个结果彼此之间高度一致.这个结果证明了模态试验仿真技术已成功地预示了CZ-2E运载火箭的模态参数,验证了建议的模态试验仿真技术的可靠性.讨论了振动台振动试验仿真技术.介绍了振动台振动试验仿真的几个关键技术.包括:有限元模型修正技术,40t振动台系统台面控制仿真方法和D卫星振动台振动试验仿真.

某型内燃机车驾驶室噪声分析

为研究某型内燃机车驾驶室噪声产生的原因,基于实车构建内燃机车驾驶室声学数值模型对驾驶室进行噪声特性分析。将试验测量的激励信号加载到发动机4个悬置点上计算声学响应,结合板块贡献量分析、振动试验、声学模态分析、耦合模态分析明确驾驶室噪声形成机理,在此基础上提出措施改善驾驶室内噪声环境。研究结果表明,驾驶室内噪声和壁板振动加速度在74、110 Hz附近处存在明显峰值,并且与发动机基础转频密切相关;在39、74、110 Hz附近处驾驶室左、右、前壁板与室内声腔存在耦合共振响应,最终形成驾驶室特殊噪声分布。相关研究结果可以为降低驾驶室异常噪声提供参考。

方向机刚柔耦合动力学仿真研究

以多体接触理论和刚柔耦合动力学理论为基础,综合考虑方向机齿轮啮合冲击与传动轴、轴承及箱体弹性振动的耦合作用,建立方向机刚柔耦合虚拟样机模型。针对其在最恶劣调炮工况下的激励对方向机动态响应进行仿真,分析柔性体的弹性振动对齿轮啮合力的影响。结果表明:考虑柔性体后初始啮合冲击力下降明显,稳定后刚柔耦合模型的啮合力振动幅值显著大于多刚体模型。研究工作对方向机动载工况下的优化设计有着重要的意义。

用动力吸振器降低车辆内部的振动噪声

提出了一种大型复杂结构动力吸振器设计的高效方法．首先建立了车辆结构和车内声场的有限元模型，用声－固耦合的模态综合法预估了车内声场的声压级．之后，设计了一个动力吸振器，该吸振器安装在车辆结构的某一个子结构上．结果表明，该吸振器能够很有效地抑制整个车辆结构的振动，从而使车辆内部的噪声水平显著降低，而且与实际测试结果也是一致的．

应用有限元法对盘式制动器制动噪声分析

建立了某盘式制动器的有限元模型,利用线性弹簧力模拟制动摩擦面间的法向力,摩擦力为线性弹簧力与摩擦因数的乘积。对系统进行复特征值分析,根据复特征根实部为正值判断制动系统产生不稳定性,即发生制动尖叫的倾向。计算结果表明,摩擦系数对系统制动噪声的形成有重要影响,制动噪声发生时系统具有模态耦合的特点。

车桥时变系统耦合振动分析模态综合法

采用模态综合法建立车桥时变系统耦合振动模型,导出该系统的总质量矩阵、总阻尼矩阵和总刚度矩阵的计算表达式,并考虑移动车载所产生的附加矩阵。通过算例研究附加矩阵对系统耦合振动响应的影响。结果表明:在不考虑桥面不平顺时,无论车辆是低速还是高速行驶,附加矩阵对桥梁振动响应的影响很小,可以忽略;但附加矩阵对车辆振动响应的影响很明显,有时偏差高达30%,不可忽略。

工程车辆驾驶室声学特性预测研究

建立某型工程车辆驾驶室的结构有限元模型、空腔声学有限元模型。对驾驶室结构和室内空腔声场进行模态分析,得到结构振动特性和声学特性。计算分析驾驶室声-结构耦合模型在特定频率激励下的噪声分布情况,同时考虑吸声材料对驾驶员耳旁声压级值的影响,总结出在新车型开发阶段进行车内噪声预测和控制研究的有效方法。

柔性轮对结构振动对车辆动力学性能的影响

为研究轮对柔性对车辆动力学的影响,建立高速列车轮对的有限元模型,对轮对进行自由模态分析.通过模态综合法获取柔性轮对模态信息,应用多体系统动力学理论建立柔性轮对-刚性轨道接触力学模型;建立包含高速旋转柔性轮对的车辆-轨道耦合动力学模型,研究高速列车在直线和曲线通过时轮对结构振动对车辆动力学性能的影响.结果表明:轮对的结构振动对轮轨接触点位置、蠕滑率、蠕滑力和脱轨因数等均产生较明显的影响,但是对轮重减载率影响较小,因此应采用更加精确的柔性轮轨耦合模型研究轮轨相互作用、轮轨滚动接触疲劳和轮轨噪声等.

基于MotionView整车虚拟试验场仿真的后转向节强度分析

由于车辆行驶状况复杂多样,传统静态工况无法复现各类恶劣路况下后底盘转向节真实应力,因此在利用MotionView建立整车刚柔耦合多体动力学模型的基础上,将后转向节利用柔性体进行模拟;在进行虚拟试验场仿真分析的同时采用模态综合法计算结构动应力,得到后转向节最高应力位置及发生时刻.仿真结果与整车道路试验结果的对比表明仿真方法准确.

拖拉机驾驶室的模态声学贡献度分析

为确认影响拖拉机驾驶员耳旁噪声的主要振动模态,建立了拖拉机驾驶室声场中声压值与结构模态及模态声学贡献度数值的计算模型.利用驾驶室声-固耦合有限元模型进行仿真,分析了驾驶员耳旁噪声各频段峰值处的各阶模态贡献度值,并确认了峰值处的主导振动模态;利用主导振动模态来指导驾驶室主要振动模态的整改,且对主要模态整改前后驾驶员耳旁噪声声压级进行了对比.结果表明:驾驶室主要模态的改进可明显降低驾驶员耳旁噪声信号峰值,且峰值所在频段内的声压级也有所降低,可以实现分频段控制噪声,有效降低噪声.

小水线面双体船桨-轴-船体耦合振动和声辐射分析

针对小水线面双体船螺旋桨-轴系-船体耦合系统,利用耦合有限元方法建立了水体-螺旋桨-轴系和船体-水体子系统的耦合动力学模型,进行谐响应计算得到各个子系统轴承连接点处的导纳,把轴承作为弹性连接单元,通过频响综合得到整个系统的频域响应,再由边界元计算得到声场响应。该方法可考虑流固耦合螺旋桨的弹性、螺旋桨轴系与船体的耦合效应。结果表明螺旋桨激励下船体辐射声功率的特征峰值主要有轴系的一阶纵振和螺旋桨的第一、二阶同向振动湿模态,即辐射噪声谱的特征体现在轴系和螺旋桨。因此,针对螺旋桨激励下的桨-轴-船耦合系统部分的噪声,隐身设计的重要内容是螺旋桨和轴系参数的优化。该方法可对桨-轴-船体耦合系统中螺旋桨和轴系的参数分析提供高效的分析手段,从而为隐身优化设计提出明确的指导方向,具有重要工程意义。

横梁效应对车-桥耦合振动的影响研究

提出了由横梁效应引起的附加不平整度的简化计算模型,给出了考虑横梁效应的车-桥耦合振动问题求解方法,解决了模态综合法因采用截断模态无法反映桥梁结构如横梁、桥面板等局部构件振动情况的问题,并通过算例对横梁效应考虑与否进行了对比分析,同时引入描述横梁效应桥面系刚度变化幅度的无量纲参数γ,研究了其对考虑车-桥耦合振动的影响。研究结果表明:横梁效应与车-桥振动系统存在耦合关系,其效应值随参数γ增加而增加,呈高次变化规律。

基于模态贡献量的驾驶室振动噪声控制

为研究耦合结构模态振动对驾驶员耳旁噪声影响,建立拖拉机驾驶室声-固耦合模型,结合边界元和模态声学贡献量法,得到对驾驶员耳旁位置峰值频率噪声贡献最大模态阶次,针对相应振型对驾驶室改进处理。对分析结果中振型最大的驾驶室右门和前挡风玻璃进行加厚处理,对右挡板振动位置进行加强筋处理,有效降低驾驶员耳旁峰值噪声和总声压级,提高驾驶室噪声水平。