立体编织机机头工况设计与声振耦合仿真

为改善立体编织机运行中产生噪声的问题,建立了立体编织机机头的三维模型,用ANSYS Workbench对其进行了模态分析,得到各阶固有频率和模态振型。在此基础上,设计了编织机的3种运行工况,合理避开了机头的固有频率。同时,在Adams软件中建立了齿轮啮合的多体动力学模型,获得不同工况下齿轮传动的啮合冲击力和轴承的支反力。最后,在LMS Virtual Lab软件中导入模态分析结果文件,建立机头的声振耦合模型;利用窗口函数的傅里叶变换算法,将时域上的轴承支反力转化到频域,作为模型的激励力;通过声振耦合模型,获得并分析了不同负载和转速下的外声场噪声分布,验证了设计的运行工况,解决了正常工况下立体编织机运行时噪声过大的问题,为立体编织机振动噪声的研究提供了理论模型和分析方法。     

燃烧室结构-声耦合特性研究

声振耦合影响燃烧室燃烧稳定性,加剧火焰筒薄壁结构疲劳破坏,声振耦合特性研究对燃烧室燃烧稳定性设计与结构抗疲劳设计非常必要。利用有限元软件建立燃烧室结构-声三维模型,进行燃烧室封闭结构声振耦合特性研究,计算出结构的固有频率和模态振型。通过试验,测量燃烧室声振传递函数,得到燃烧室结构声振耦合固有频率和模态振型。研究表明,声场相当于给结构增加了附加质量,降低了结构固有频率,并产生了特殊的耦合频率。试验验证了有限元计算结果的正确性,从而为燃烧室薄壁结构设计提供了参考。     

声振耦合声场分析与声辐射结构优化

为实现内声场和外声场同时存在的强耦合声辐射预报和噪声优化,建立有限元/边界元强耦合方程,并给出两种声功率灵敏度的求解方法。首先给出结构和内声场的声振耦合有限元方程,并考虑外声场声介质对结构的反作用,根据交界面力和法向速度的连续性建立有限元/边界元强耦合方程;然后针对声功率拓扑优化中单元灵敏度分析时难以解耦的问题,将声功率转化为以结构位移为变量的表达形式,并修改伴随方程,实现将该方法扩展至强耦合优化问题中;同时针对伴随变量法(adjoint variable method,AVM)推导过程复杂的问题,提出声功率灵敏度的直接求导法;最后采用线性化刚度方法将结构单元相对密度作为连续设计变量,对不同的结构材料和声介质组合优化问题展开研究。对比计算表明:该耦合模型计算的响应值与采用无反射边界的有限元法计算结果基本吻合;直接求导法和伴随变量法均可使迭代达到收敛,但直接求导法推导过程更简洁高效;数值优化算例证明优化算法的适用性较好,在声功率优化设计中的有效性。     

钻柱振动声波录井技术方法及应用实例

钻柱振动声波录井技术DVL（Drillstring Vibro-acoustic Logging）经过多年的室内研究和现场验证,已经取得了可喜成果,为了进一步完善其解释评价方法,该课题尚需要在现场试用中不断地深化应用研究,近期又一次开展了现场试验。简介了该技术的工作原理、配套硬件构成和无线数据传输系统的特点。结合现场应用实例．阐述了DVL技术发展最新的理论分析方法和研究成果;给出了DVL技术分析中的相关分析法和信号能量计算法;列举了频聚法、能聚法和归一化数据处理方法的理论公式和其应用方法。通过应用实例证实,依据DVL频谱图、频聚和能聚曲线、能量和相位差曲线,能有效地识别地层岩性,划分地层和油藏。同时在钻具工况的分析、辅助识别上能起到了一定的作用,为DVL技术的发展奠定了理论基础。     

基于声-固耦合模型的车内噪声响度参数的预测与分析研究

针对传统A计权声压级评价指标对噪声低频成分衰减较大,常常出现车内声压级达标,声品质不合格的问题。引入心理声学参数的响度参量,利用虚拟仿真技术分析评价车内声学特性。建立驾驶室声-固耦合有限元模型,结合试验激励数据,进行基于模态的声学响应计算。在Matlab平台上,建立车内声品质客观心理声学参数响度的计算模型,对比预测驾驶室内场点的声压级和响度分布,结合声压级和响度结构板块贡献量分析,研究声压级和响度参量评价驾驶室结构特性的差别并识别驾驶室主要噪声源。以此为基础指导优化驾驶室结构阻尼铺设位置,综合提高车内声学品质。     

Vibro-acoustic analysis of a post-impacted woven composite panel

In this study, vibro-acoustic behavior of centrally damaged woven carbon composite panels is investigated experimentally. For this purpose, evaluations are considered by the followings: (i) ballistic impact measurements are completed regarding with two different shooting distance, (ii) ballistic impact measurements with three different projectiles are obtained, (iii) vibration and vibro-acoustic tests are performed to present the vibration characteristics of the post-impacted woven composite panels. Effects of shooting distance and projectile on modal and sound characteristics are examined. Results are given in tabular and graphical forms.     

开孔蜂窝夹芯结构的声振耦合疲劳寿命分析

为研究蜂窝夹芯结构上面板开孔直径大小对结构的声疲劳寿命的影响,采用了声振耦合的分析方法. 首先对结构进行有限元分析,得到结构的低阶模态以及其对应的频率;随后对声场进行边界元单元划分,建立声场-结构的耦合动力学模型;为降低计算量,对于输入的噪声载荷进行主成分分析,提取各阶主成分作为输入条件,通过数值分析得到结构在各频率、各主成分下的动力学响应;通过基于模态叠加法的随机声场后处理得到结构危险点的功率谱密度函数;最后结合P-M线性累计损伤理论、概率密度函数等作为功率谱密度法的输入条件计算结构的声疲劳寿命.结果表明,虽然结构表面开孔,会使结构刚度降低、孔边应力集中,但开孔直径较小时,每一个蜂窝单胞都是一个天然的赫姆霍兹共鸣器,声波在开孔结构中传播时受到空气粘滞性的影响,传播过程中将产生热损耗,能够吸收部分声能,降低噪声,因此对结构的声疲劳寿命具有积极作用.     

基于优化变分模态分解的磁瓦内部缺陷检测

针对磁瓦内部缺陷声振检测存在的信号处理和特征识别问题,提出结合变分模态分解（VMD）、粒子群优化（PSO）和随机森林（RF）的信号分析方法. 该方法以模态能量和相邻模态中心频率差值构建代表VMD处理性能的适应度函数,其中以VMD的分解层数和惩罚因子2个参数作为该适应度函数的变量;通过PSO在VMD参数选择空间中搜索该函数的最小值以执行VMD的参数优化,最小值所对应的参数设置即为VMD的最优参数;利用得到的参数实现信号的最优VMD分解并通过计算模态分量的能量来筛选特征模态,从中提取过零率、谱质心和最大峰值频点以联合反映磁瓦内部缺陷的特征信息;经RF分类器对这些特征进行识别进而对内部缺陷的存在情况做出判断. 实验证明所提出的方法能够准确、高效地实现不同类型磁瓦的内部缺陷检测.     

基于振动声调制和时间反转法的微裂纹定位检测研究

针对常规超声检测对闭合微裂纹不敏感的现象,开展了基于振动声调制技术的非线性超声检测研究,并引入时间反转法对检测信号中的非线性信号进行聚焦处理,实现闭合微裂纹的检测及定位。利用ABAQUS有限元软件仿真振动声调制技术检测铝管微裂纹,用有限长冲激响应滤波器提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号,在时域反转后重新加载到无裂纹铝管模型进行时反信号聚焦仿真。结果表明,振动声调制检测信号中的一阶旁瓣非线性信号能够在裂纹位置附近聚焦,管道径向布置的时间反转信号加载方式信号聚焦效果优于轴向布置,并且根据聚焦像的大小和位置可以对裂纹进行定量和定位。     

海洋平台上噪声分析方法

以海洋平台上动力设备产生的大量振动噪声为研究对象,阐述海洋平台和FPSO等结构物声振耦合分析的数值方法以及噪声分析的相关软件。海洋平台上的噪声传播有空气声传播和结构声传播两种传播路径,计算分析时均需要考虑。快速多极边界元法是未来噪声分析的有效方法。