理想声源辐射声场的数值分析

通过声场的特性和规律分析可以识别和定位噪声源,对噪声控制以及声源的设计提供参考。数值方法是求解有源声场的重要工具,复杂的声辐射一般可分解为简单的声辐射叠加。研究了单极子、偶极子、活塞等几种理想声源辐射声场的解析解,并用有限元法计算数值解,得到相应的辐射声场,包括声压、速度、指向性等量,有限元法得到的数值结果与解析解吻合;利用有限元法计算了点声源的线性阵列与平面阵列等典型的叠加声场。对各种声源的特性和辐射声场的规律以及在工程领域中的应用进行了归纳。     

赫姆霍兹共振器数值分析与超材料应用

利用有限元分析软件对单腔赫姆霍兹共振器进行数值仿真,对比了共振频率在集中参数模型下的理论值和仿真值的差异,分析了共振腔高径比对共振频率的影响。由于单腔共振器的共振频带非常窄,可采用腔体串、并联的几何结构扩宽共振频带。对由周期性赫姆霍兹共振器构成的一维超材料进行分析计算,证实这种结构具有良好的低频降噪性能。     

辐射声场无反射边界模拟方法的数值分析

边界条件是声学计算的重要问题,声学计算中常用无反射边界模拟自由声场。目前无反射边界主要的模拟方法有辐射边界法、特性声阻抗法与PML法。研究无反射边界的声学数值计算,总结了三种无反射边界的理论基础,以平面波入射的自由声场为算例,对三种边界的吸声能力与应用等问题进行了分析和总结,论证了对于入射角度较大的问题,PML法具有最好的无反射能力,辐射边界法与特性声阻抗法则会产生较大的误差。     

近场动力学方法研究复合材料失效的进展

复合材料与单一材料相比具有更高的比刚度和比模量,是重要的工程结构材料,但复合材料失效产生和扩展的机理非常复杂。基于传统连续介质力学理论的方法(如有限元法)求解复合材料的静态和准静态问题时,其理论解和标准试验结果一致。但在求解动态问题时,则需要对连续介质理论进行修改,而且需要额外的失效判断标准和附加函数。尽管如此,传统方法仍无法准确模拟三维裂纹和群裂纹等复杂裂纹的扩展。近场动力学理论(简称PD理论)将传统连续介质力学本构方程中的微分项用积分项代替,避免了由裂纹造成的导数求解奇异性。PD理论应用于失效扩展的模拟具有三大优势:(1)不需要额外的失效判断标准,自发模拟裂纹的产生和扩展;(2)更改本构力函数能对不同尺度的问题进行建模;(3)同一计算体系框架下,能够同时处理多条裂纹的产生和扩展,并考虑它们之间的相互作用。复合材料的不均匀性及其力学性能的各向异性,使得PD模型中的点对力函数无法全面地描述复合材料的各向异性行为,构建理想的数学模型较为困难。PD理论的实质是将模型离散为一系列点,计算在一个点近场范围内所有其他点对该点作用力的合力,这导致PD方法的计算量非常大。因此,近几年PD方法应用于复合材料失效的研究主要集中于理论模型和计算体系的不断发展完善,并取得一系列成果。目前,已发展出多种复合材料的PD模型,开发出新的算法和求解策略,能够较好地模拟复合材料的多种失效模式,并提高计算效率。成功模拟复合材料多种失效模式的PD模型包括:基于纤维键和基体键的模型与基于法向键和剪切键的模型。基于纤维键和基体键的模型是最早建立的复合材料PD模型,通过在材料点对的本构力函数中增加适当的修改项来描述材料的本构信息。基于法向键和剪切键构建的模型,本构力函数中变形量的求解形式类似于传统连续介质力学中应变的表达,能直接在失效结果图中显示力学参量的变化。动态自适应松弛技术、并行算法等已经应用于PD方法并成功提高了计算效率,此外,针对PD方法的计算体系开发了快速算法和转化方程;求解策略上,成功将PD模型和有限元模型进行耦合,将PD模型布置在核心(失效扩展)区域,有限元模型布置在其他区域,在保证求解精度和正确性的基础上提高计算效率。本文归纳了PD方法研究复合材料失效的进展,分别对PD方法的理论框架、复合材料的PD模型、新的求解算法和求解策略以及PD方法在复合材料失效方面的应用等进行介绍,分析了PD方法在研究复合材料失效中存在的问题并展望其前景,以期为PD方法在复合材料失效机理研究中的进一步应用提供参考。     

混合动力客车纯电模式下转向失灵问题研究

针对混合动力客车纯电模式下发生转向失灵的问题,通过分析同步采集的发动机数据和混合动力控制系统数据,确定纯电模式下,发动机磁电式转速传感器受电磁干扰,导致发动机未运转的情况下发出异常转速信号,并引起转向助力动力切换,是导致转向失灵的根本原因。通过更换霍尔式转速传感器并增加信号滤波处理,同时优化转向助力切换控制逻辑,能够有效解决转向失灵的问题。