基于有限元-边界元的声学构形灵敏度分析

通过灵敏度分析可以对由结构修改而引起的局部或全部结构状态特性的变化做出估计,为设计指明方向.对结构-声学优化设计中的构形灵敏度进行研究,利用有限元、边界元数值计算方法获得辐射声压关于组合结构各构件旋转角度的半解析声学构形灵敏度公式,扩大了声学灵敏度的范畴.该声学灵敏度公式可以用来预测结构组合方式的改变而导致的空间声学量的改变.对该灵敏度公式进行数值计算,与传统有限差分法对比,证明了本文方法的正确性.     

有限元与声辐射模态的薄板声辐射灵敏度分析

采用有限元与声辐射模态方法研究了薄板声辐射的灵敏度。应用有限元方法求出结构的速度分布后,利用Rayleigh积分求出薄板的声压,然后将薄板的声辐射功率表示为薄板速度分布的正定厄米特二次型;将薄板的声辐射功率对设计变量求偏导,薄板声辐射的灵敏度转化为阻抗矩阵的灵敏度与速度分布的灵敏度,最后通过声辐射模态理论和有限元方法可以分别求出结构阻抗矩阵的灵敏度与速度分布的灵敏度。以四边简支的薄板作为数值算例,对所提出的方法进行了验证。     

结构声辐射分析的全特解场边界元方法

提出一种新的高效、高精度的全特解场边界元方法。该方法通过一系列特解来建立边界积分方程，从而避免了其系数矩阵的直接计算。通过对算例及模拟齿轮箱辐射声场的边界元分析，证实了本文方法的有效性。     

使用有限元和无限元耦合求解声辐射问题

使用有限元和无限元方法耦合求解了封闭空间的声辐射问题,根据求得的声源表面的信息,利用克希荷夫公式来求解整个外声场.这种方法和边界元方法相比,在达到相同的求解精度情况下,计算效率得到极大的提高,而且使用这种方法求解声辐射问题时计算简单,易于推广.     

基于间接边界元法开孔板声辐射研究

针对开孔板结构进行声学数值模拟。首先利用有限元软件Patran进行开孔板建模、网格生成以及模态分析,并将模型和模态结果导入声学仿真软件Virtual. Lab Acoustics进行声辐射分析,得到开孔板结构的辐射声功率以及指向性声功率。并在此基础上研究开孔形状、开孔尺寸以及加强筋对板结构声辐射的影响,发现板结构固有频率是影响声辐射的重要因素。     

轴对称声振耦合的边界子波谱与有限元耦合方法及应用

在轴对称结构有限元和轴对称Helmholtz积分方程的基础上,建立了轴对称弹性结构构声振耦合的边界 子波谱有限元耦合方法,该方法能处理任意边界条件。采用提出的耦合方法研究了含有壳、肋、板复杂结构的水下航行 器的声辐射,给出了轴对称圆环肋的刚度矩阵和质量矩阵。进行了声振耦合的模态分析,研究了航行器的轴向激励、侧 向激励的声辐射;计算了0～2kHz的频率响应。结果对水下航行器的研究设计有一定的参考价值。     

有限元/边界元方法在卡车驾驶室声学分析中的应用

利用有限元分析软件ANSYS和边界元分析软件SYSNOISE对卡车驾驶室的振动与内部声辐射做了数值计算分析研究.应用ANSYS软件建立了驾驶室有限元分析模型,说明了振动频响分析方法,动力学计算结果与声学边界元模型耦合的具体步骤.介绍了如何应用SYSNOISE软件建立驾驶室三维边界元声学分析模型,并采用直接边界元法,对驾驶室振动声学特性进行了计算分析.     

随机激励下结构振动声辐射的灵敏度分析和优化设计

基于有限元法、边界元法和虚拟激励法,对随机激励下结构振动声辐射灵敏度分析及优化设计问题进行研究.有限元法用于计算结构谐振响应,边界元法用于计算结构振动声辐射,虚拟激励法结合有限元和边界元计算随机激励下结构振动声辐射问题.提出随机激励下结构振动声辐射问题的优化模型及求解算法流程,重点推导了其灵敏度分析公式.数值算例验证了灵敏度分析的准确性及优化求解算法的有效性.     

利用声辐射模态进行声功率的灵敏度分析

采用声辐射模态进行结构辐射声功率计算,具有消除结构振动模态中复杂耦合项的优点,使得计算结构声辐射变得简单。结构声学灵敏度分析包括三类设计变量,以往绝大多数的研究只对其中一类或者两类设计变量进行了分析。而本文采用声辐射模态的方法,对全部三类设计变量进行声学灵敏度分析。对球源声辐射模型进行仿真,该方法计算结果接近理论解,由此证明了该方法的有效性。     

基于FEM/BEM变速器箱体辐射噪声的研究

采用有限元和边界元联合的方法对变速器箱体的辐射噪声进行分析研究。首先针对某型车辆变速箱箱体,建立箱体与箱体内机油的流固耦合有限元模型和箱体的边界元模型,并分析其所受激励载荷;然后进行强迫振动有限元的数值仿真计算,并通过试验进行验证,试验数据与仿真数据基本吻合;最后将振动的有限元计算结果作为箱体边界元模型的边界条件进行噪声辐射的数值仿真计算。根据计算的结果,对该箱体的结构进行有针对性的加筋强化,仿真计算的结果表明,进行加筋处理后的箱体噪声辐射能得到有效的抑制。     

动力吸振器对薄板声辐射效率的调控特性

薄(壁)板结构是飞机、高铁、船舶等工程中最常见的结构。薄板结构受到外部动力源的激励不可避免地引起振动噪声超标的问题。动力吸振器相比于表面加筋和敷设阻尼材料等减振降噪方法,具有参数可设计、频率针对性强等优势。然而,目前关于动力吸振器对薄板结构声辐射的调控特性分析并不充分,很多研究人员以及工程师笼统地认为,利用动力吸振器来减小薄板结构振动就可完全达到最好的抑制声辐射效果。实际上,动力吸振器对于薄板结构的声辐射效率的调控会直接影响其抑制声辐射的效果。本文研究了动力吸振器对薄板结构声辐射效率的调控特性,从理论上推导了含有动力吸振器的薄板结构声辐射效率计算方法,并利用数值计算方法分析了动力吸振器的声辐射效率调控特性。动力吸振器的安装,能对薄板结构在吸振器工作频率附近的模态振型和模态频率产生明显的调控作用,从而对声辐射效率产生调控作用。通过调谐动力吸振器的质量和频率,能够降低薄板结构目标模态的频率,或者改变对应的模态振型,实现对声辐射效率的抑制效果。     

敷设二维周期块状阻尼结构的薄板声辐射数值计算

本文借助有限元和边界元的数值算法,针对特定的薄板结构,探讨敷设二维周期块状阻尼结构对薄板声辐射特性的影响。数值计算结果表明,在特定频段内,敷设二维周期块状阻尼结构的薄板辐射声能量要小于敷设传统等面积的整块自由阻尼结构。同时,适当增加阻尼敷设面积及块状阻尼的结构周期数能有效降低薄板声辐射。     

阻力矩阵法计算斜波入射下平板的声辐射

利用声辐射阻力矩阵和振动面上的速度矢量预报了结构声辐射的总功率.振动面等效为有限个活塞振动单元.通过计算,得到了嵌在无限大障板中简支板模型在斜波入射作用下的声辐射功率和辐射效率.利用阻力矩阵法,不仅避免了声场的计算,而且能达到经典法所能达到的精度.这样,在辐射计算经典方法所需的辐射声场难以测量的情况下,阻力矩阵法尤为有用.     

基于非协调边界元法的声辐射模态分析

利用非协调单元离散声学Helmholtz边界积分方程,采用极坐标变换法消除积分奇异性,通过CHIEF方法加Lagrange乘子法处理特征频率处解的不唯一性。在此基础上,应用非协调单元推导结构的声辐射功率和声辐射效率的表达式。以脉动球和辐射立方体为例,计算结构的声辐射功率、辐射效率、辐射模态、辐射模态效率等物理量,并与协调单元的计算结果做比较,取得较好的一致性。     

薄板结构辐射声功率及其灵敏度分析

联合利用有限元方法和声辐射模态方法求解薄板结构辐射的声功率,并分析结构辐射声功率关于设计变量的灵敏度。在结构振动环节,利用有限元方法对结构进行动力响应分析得到表面振速;在声辐射环节,采用声辐射模态展开获得振动表面辐射的声场信息。以加筋板结构为例,计算结构振动辐射的声功率及其关于设计变量的灵敏度。结果表明,当激励频率远离结构振动固有频率时,加筋可以降低结构辐射的声功率;而当加筋使结构固有频率接近激励频率时,加筋甚至产生负面影响,此时通过加筋降低结构辐射声功率是没有意义的。     

基于辐射声功率最小的平板结构修正及优化

研究运用加筋使振动平板结构辐射声功率达到最小化优化设计方法。使用瑞利-里兹方法求解结构表面振速进而求解结构辐射声功率,通过遗传算法求得筋的最优布放位置,寻找加筋布放规律并对加筋后新生成共振峰进行修正。     

单层薄板在共振频率区隔声性能的有限元分析

用有限元分析方法计算了圆形薄板在夹持和自由放置等情况下的振动模态，揭示了单层板在共振区隔声量下降的机制，并计算出试样在共振区的隔声量，与实验结果符合良好。最后提出了声管隔声量测试中低频段应注意的若干问题。     

利用附加质量载荷降低薄板声辐射

通过附加质量控制薄板结构声辐射问题。先建立有限元的结构声辐射优化模型,用有限元法和瑞利积分计算薄板结构的声辐射功率。再以不考虑刚度的平板质量单元描述分布质量载荷,以质量单元的厚度为设计变量,研究简谐激励下的薄板结构声辐射优化问题。数值算例表明,优化后的附加质量载荷有效降低了薄板声辐射功率。该方法工艺上教易具有实用工程价值。     

用相位共轭法进行平板辐射声场的识别

基于相位共轭方法采用数值方法对平板辐射声场进行识别和重构,采用不同的阵列形式重构了平板的法向速度,辐射声功率以及声强。数值计算结果表明：在近场基于声压梯度测量使用偶极子源的平面相位共轭阵列形式对声场重构的效果最好,并能准确识别平板的法向速度,辐射声功率以及声强。相位共轭方法具有测点少,可自然使用局部重建方法,不存在解不稳定问题等优点,具有很好的应用前景。