水下航行器声振特性的统计能量法研究

针对有限元法和边界元法难以分析结构的中高频声振特性,采用统计能量分析方法,建立了带动力设备的水下水下航行器结构机械噪声预报模型.通过理论和试验相结合的方法确定水下航行器结构统计能量分析模型的基本参数,对水下航行器结构在宽频带范围内的水下振动和声辐射规律进行了分析与研究.     

复杂耦合系统的统计能量分析及其应用

文章综合导纳分析法、经典统计能量分析方法和经典功率流理论的各自优点，提出适合复杂耦合系统的统计能量分析方法，为研究实际机械结构之间的振动传递规律、复杂机械系统的声辐射特性提供理论依据，为实际工程结构的振动隔离、噪声治理提供理论指导。文章首次提出统计能量分析参数必须统一定义，将影响实际机械结构相互之间能量传递的若干要素各自分离，并引入相应的参数分别开展研究。利用理论研究的成果，发展后的统计能量分析首次应用于水下航行器振动和噪声特性分析，预报了水下航行器的振动传递规律和辐射噪声级。理论分析与实验测试结果符合较     

水下加肋双层圆柱壳体振动传递特性分析

研究水下双层圆柱壳体振动传递特性具有重要的工程意义,尤其对于水下结构噪声快速预报和外壳表面速度场实时重构.以此为出发点,通过双层加肋圆柱壳体模型水下振动试验研究了不同激励条件下内外壳体振动特性;然后建立了水下双层圆柱壳体有限元模型,计算分析了壳体在流固耦条件下的振动路径及特性,找出了不同激励方向、流体耦合方式和内外壳体连接方式等典型因素下内、外壳体间振动传递规律,为速度场重构和水下噪声预报提供了一定的理论指导.     

静水压对加筋圆柱壳受水下爆炸冲击载荷作用的影响

应用有限元法，分析静水压对受水下爆炸载荷时的加筋圆柱壳体的变形及破坏模式的影响。通过对壳体结构及外部水域进行建模，并考虑流固耦合及空泡因素，模拟出结构受水下爆炸载荷及静水压力联合作用下的响应。通过比较有和没有外部压力时，不同冲击波下结构的破坏形式，得出外部水压对耐压结构受爆炸载荷时响应的影响。     

敷设不同覆盖层圆板结构水下抗爆响应特性

在舰船壳体湿表面敷设柔性覆盖层是一种能有效提高其抗冲击性能的方法。多孔蜂窝覆盖层受爆炸冲击波载荷作用后胞元孔壁易于压溃,有效地分散冲击波能量,大幅度减少响应前期阶段的入射冲量,屈曲变形会吸收大量能量。水下爆炸试对于揭示模型的抗冲击机理起着重要的作用。总结对敷设不同覆盖层-圆板结构的水下爆炸响应特性的试验研究。考察有无柔性覆盖层对结构响应的影响,同时解释水下冲击波、气泡对柔性覆盖层的作用过程及覆盖层的抗冲机理。     

复杂激励下有限长薄壁圆柱壳体导纳研究

导纳是衡量结构动态特性的重要指标，任何结构的振动响应特性本质上都可以用结构表面各点的导纳来表示。从经典的薄壁壳体振动方程出发，推导出有限长薄壁圆柱壳体在复杂激励下的驱动点导纳解析表达式，并对控制壳体振动响应的潜在机理进行了研究。结果发现，耦合导纳对输入壳体的振动能量可能起着重要作用。所给出的薄壁圆柱壳体导纳公式，可直接用于薄壁壳体基础上的主被动隔振研究。     

不同参数下的单、双层圆柱壳体速度场研究

研究圆柱壳体表面速度场的重构：疗法对潜艇水下辐射噪声的预报具有重要的意义。采用了分区段重构轻外壳速度场的思想，在此基础上建立无限流体中的有限长单、双层加肋圆柱壳模型，分析了壳体表面速度场随不同结构参数的变化规律，并对单、双层圆柱壳体，以及双层圆柱壳体内、外壳的振动响应性能作了一定的比较。得到了单区段壳体长度的选取、模型刚度特性以及不同频段内壳体间耦合作用等对壳体速度场的影响，为研究潜艇轻外壳速度场重构方法提供了理论依据。     

基于有效线导纳的单筋圆柱壳振动声辐射分析

周向激励下加筋圆柱壳体振动和声辐射特性的研究是预测水下航行器壳体噪声的关键环节。基于有效线导纳理论和有效线导纳对简单圆柱壳体分析的基础，建立周向激励下单筋圆柱壳体的受力模型，得到振动响应计算公式，并对单筋圆柱壳体的振动响应和声辐射功率级进行实例计算和分析。计算结果表明：壳体表面加强筋处的局部振动响应得到有效抑制，幅度可降至原来的1％，但对整个壳体结构声辐射影响较小，功率仅降低1％左右。同时表明有效线导纳的理论能够正确有效地对周向激励下加筋圆柱壳体的振动响应和声辐射进行预报和分析。     

多加筋圆柱壳体振动特性的导纳法研究

弹性多加筋圆柱壳体由于其结构的特点，广泛应用于工程实际，因此对其进行振动研究具有重要的工程价值和应用意义。文章利用薄板和梁的导纳公式推导了多加筋圆柱壳体在任意位置简谐力激励下的弯曲振动响应，并对特定参数的多加筋圆柱壳体的振动能量分布进行了数值仿真，结果表明振动能量在加筋处呈现急剧衰减。还对不加筋圆柱壳以及加不同数目筋的圆柱壳的振动响应进行了对比，得到了加筋和加不同叛目的筋对结构振动能量分布和传播的影响。     

潜艇典型舱段水下爆炸动态响应分析

基于显式动力学分析程序ANSYS-LSDYNA,对潜艇典型舱段受到水下近场爆炸冲击作用下的非线性动态响应进行了研究。根据水下爆炸理论和数值计算结果,详细探讨了单壳体潜艇水下近场爆炸现象的持续过程,并讨论了冲击波、局部孔穴、气泡运动造成的滞后流等在单壳体潜艇受到水下近场爆炸不同阶段所起的作用。计算了单壳体潜艇受到水下近场爆炸冲击波作用下的响应并与双壳体潜艇的结果进行了对比。本研究对正确理解水下爆炸现象和潜艇的水下爆炸抗冲击设计有重要意义。     

统计能量分析方法声振预测应用研究

从声振系统激励和响应的频谱特征、预测模型的特点、精度等方面总结了统计能量分析方法（SEA）在多个领域内的应用成果,得出了含有声子系统的双壳和单壳系统是两种基本的SEA声振预测模型的结论。该系统的特点是内外的声能交换须通过声振耦合来实现,当激发的声波频率低于双壳的共振频率时,双壳系统转化为单壳系统。深入讨论了影响其SEA模型预测精度的主要因素是结构子系统的划分方式、统计能量分析参数的测量,以及有界空间内声振耦合损耗因子的正确计算。     

三体高速船舱室噪声预报与控制

利用VA One软件对某三体船进行舱室噪声预报与控制方法研究。首先对船体进行简化建立整船模型,并对模型施加外部激励,预报各舱室的噪声水平。再应用VA One软件对不同吸声材料的吸声性能进行模拟计算,考察声腔子系统的能量输入关系。根据能量贡献量的大小混合使用不同吸声材料对指定舱室进行噪声控制处理,得到了较好的降噪效果。     

基于统计能量法的排气管道系统的振动和噪声分析与研究

基于统计能量分析(SEA)原理,结合压缩机排气管道系统的实际结构尺寸建立了SEA模型。采用理论及经验结果讨论了统计能量分析法三个重要参数确定,利用现场测试壳体加速度来确定输入功率。运用AutoSEA2004仿真软件预测了距离管道系统外部一定距离的声压级,并与现场测试所得数据进行了对比分析,结果表明,预测管道系统的总声压级为102.7dB(A),比实测结果低4.2dB(A),在500 Hz以上主要频段上,预测曲线与实测曲线吻合较好,为管道系统噪声治理提供了数值仿真依据。     

加筋圆柱壳声辐射特性研究及声学优化设计

为研究全频段加筋圆柱壳声辐射特性,基于VA-ONE建立FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法低中高全频段的计算模型,并进行加筋圆柱壳辐射声功率的计算,从结构固有模态角度研究了各阶模态的声辐射效率。结果表明,加筋能够减小圆柱壳结构的总体辐射声功率,尤其可以减小低频段的辐射声功率;在中低频区,各阶模态的模态辐射效率具有较大差异,在中高频区,则相差不大。进一步研究了激励位置、壳厚、材质及辐射介质对加筋圆柱壳声辐射特性的影响。为减小加筋圆柱壳对外场点的辐射声功率,基于NCT模块及Design Optimization模块进行声学优化设计,结果表明,将GA算法与SQP算法或MMA算法组合使用不仅可以减少运算时间,而且可以获得较好的优化方案。     

汽车乘员舱多层吸声材料的多目标优化

建立了汽车的统计能量分析模型,进行仿真与实验的误差分析,验证了所建模型的有效性,然后选取四层吸声材料布置于乘员舱顶棚,采用优化拉丁方法,以其厚度为设计变量,为降低驾驶员耳旁噪声和满足汽车结构轻量化和低成本的要求,以驾驶员头部声腔A声级降低幅度、吸声材料重量、降噪效率、材料价格和性价比为优化目标,选取30个样本点进行试验设计并通过计算得到全部响应值,之后建立了Kriging近似模型,为验证该近似模型模拟精度,任选三个新的样本点分析近似模型和仿真结果间的误差,最后以近似模型为基础执行多目标优化,与吸声材料初始组合相比,A声级降低幅度反而减小了0.289dB,但重量降低了54.8%,降噪效率提高了85.6%,材料价格降低了21.1%,性价比提高了6.0%。     

基于统计能量法的单双层玻璃窗隔声量分析

根据统计能量法（SEA）的基本原理,给出相关参数、运动方程以及功率平衡方程的表达式。进而在等厚度的单、双层玻璃窗隔声模型中,采用SEA对其隔声性能进行分析。结果表明：在125 Hz～4 000 Hz频率范围内,单、双层玻璃窗模型的预报隔声量与实测数据的误差分别在3 dB和7 dB以内（临界频率除外）,边框有吸声处理的双层玻璃窗较单层玻璃窗的平均隔声量高13 dB左右;在500 Hz～4 000 Hz范围内,空气层的厚度每增加50 mm,双层玻璃的隔声量相应提高1 dB。     

SEA in Austria and the participative SEA Round Table model

This article firstly gives an overview of Austria’s SEA practice. Secondly it explores the effectiveness of a specific SEA approach, the SEA Round Table. The SEA Round Table is a participative SEA model, involving members of public administration, environmental NGOs and external experts throughout the entire SEA process. This SEA team seeks consensus on an environmentally sound plan or programme. The effects of this SEA Round Table approach are presented by a series of four SEAs carried out for the last four Viennese waste management plans from 1999 to 2018. These four case studies are quite specific SEA cases, which do not allow conclusions on overall SEA effectiveness in Austria. However, some of the outcomes give an idea of how SEA can actually contribute to more environmentally sound plans, which are also easier to implement.     

基于统计能量法的飞行器结构声振响应分析

基于统计能量分析(SEA)原理,对高超声速飞行器X-43A建立SEA模型,采用理论、经验公式及试验数据确定SEA模型的三个参数。将数值模拟计算结果与噪声试验值进行对比,结构声振响应的统计能量分析与试验结果趋势上较为一致,但低频段二者差异较大,高频段较为吻合;结构舱内响应噪声声压的计算值与试验测量值相比,不论在高频还是中低频,二者都较为一致,误差约3 dB,说明统计能量分析法对振动噪声环境预测是比较可靠的。     

利用子空间法识别统计能量分析参数

利用统计能量分析进行高频动力学环境响应预示的关键步骤之一是确定可靠的统计能量分析参数。该文研究了基于子空间的统计能量分析一阶功率流模型辨识和模型修正理论,基于多变量输出误差状态空间(MOESP)算法和约束优化思想,提出一种利用子空间法识别统计能量分析参数的新方法。通过算例对该方法进行了仿真验证,结果表明方法可行并具有较好的抗噪性能。最后,对L 型板结构进行了实验统计能量分析,比较了子空间方法和功率输入法结果,两者吻合很好,从而进一步验证了子空间方法的正确性。该文验证了利用瞬态时域数据进行统计能量分析模型修正和参数识别的可行性,也是对实验统计能量分析的补充和发展。     

航天器设备舱噪声分析及声学优化设计

噪声是载人航天器舱内非常重要的环境因素,用有限的重量代价获得需要的声学环境是航天器声学设计的主要目标。对含多个隔舱的航天器设备舱采用统计能量分析法建立噪声分析模型,根据实测声源特性分析隔舱内设备对航天员通道噪声的影响,并针对隔舱提出吸声降噪措施。选取隔舱蜂窝板及三聚氰胺泡沫吸声层的厚度为设计变量,采用遗传算法对隔舱声学设计进行优化以降低隔舱重量代价,优化结果与初始设计相比,通道最大声压级减小3 d B,满足通道噪声要求,同时隔舱重量减小9%,验证了优化设计方法的有效性。