基于PolyMAX的声固耦合模态试验研究

白车身的结构模态频率和模态振型反映了汽车车身结构的固有特性,对车内噪声有重要影响。车内空腔跟车身结构一样,同样拥有模态频率和模态振型。采用LMS数据采集系统对某国产SUV进行车内空腔声学模态试验。首先基于传声器阵列的方法获取响应点的信号,然后利用PolyMAX方法提取声学模态频率及振型。将声学模态频率与白车身结构模态频率进行对比分析,结果表明：车内空腔的第一、二阶声学模态分别跟白车身的第四、十阶结构模态有很强的耦合。最后通过实车测试验证了声固耦合共振时低频轰鸣的存在。可以在关键部件增加板厚、顶盖和地板附加阻尼层、顶盖加加强筋等方式改变车身结构的局部模态来破坏车身结构模态和声腔模态的强耦合状态,降低车内的低频轰鸣声     

某型车辆驾驶室内部噪声分析研究

建立了某型车辆驾驶室结构的三维有限元模型,对驾驶室进行了试验模态分析,得到了模态参数,检验和修正了结构的三维有限元模型,对驾驶室结构进行了动态响应分析.采用边界元法进行了驾驶室内部声学特性研究,对驾驶员耳旁的声压和声学灵敏度进行了分析,得出了驾驶室内声场的声学特性,对驾驶室结构提出改进措施,有效地降低了车内噪声.     

小型客车车轮模态分析

汽车行驶过程中,受到不同幅值和频率的激励,通过车轮传递到车内,进而影响车辆的舒适性。通过Pro/E软件建立车轮的三维模型,使用有限元分析软件Hyperworks建立车轮的有限元模型;采用Optistruct模块进行计算,得到车轮在自由状态下的固有频率和模态振型。通过对车轮进行自由模态实验分析,得出车轮的固有频率和模态振型。将模态实验结果与有限元分析结果进行对比分析,得出低阶模态振型主要集中在轮辋边缘部位,而高阶模态振型主要集中在轮辋中间部位;同时实验结果也验证了车轮有限元模型的正确性。     

结合模态声学贡献量与板面声学贡献量的减速箱降噪技术研究

以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声,分析了箱体振型对辐射噪声的影响。通过计算各阶模态的模态参与因子以及模态声学贡献量,确定了对箱体输入侧、输出侧场点上的辐射噪声贡献最大的模态阶数。依据模态声学贡献量分析结果,提出了肋板和阻振质量的合理布局方式。分析结果表明,箱体各面板的弯曲振型对辐射噪声的影响最明显;当声学贡献最大的模态确定后,在对应振型中各面板弯曲振型最明显的位置添加肋板或阻振质量,可明显降低面板同侧场点上的辐射噪声。     

RV减速器摆线轮模态分析与结构优化

目的根据摆线轮模态分析计算结果对摆线轮进行结构优化。方法通过Pro/E对RV减速器摆线轮进行三维造型,将完成的实体模型导入Ansys中,建立动力学仿真分析模型,进行有限元模态分析,得出摆线轮在自由边界与约束边界下的固有特性。将模态计算结果与整机模型固有频率进行比较,根据振型分析摆线轮最大刚体位移的位置,进行结构优化设计并验证。结果自由边界下的第7,8阶与约束边界下的第2,3阶固有频率均与整机相接近,容易引起整机共振的固有频率段为844.7?1163.7 Hz;摆线轮最大刚体位移的位置为贯穿孔外侧的摆线齿廓,自由和约束边界下的最大位移分别为44.349,59.484mm;结构优化后的最大位移分别为37.581,44.066 mm。结论摆线轮齿廓处为结构的薄弱环节,结构优化后的摆线轮模型在固有特性以及固有振型上都达到了有效改善效果。     

基于模态声学贡献量的减速箱降噪技术研究

以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声,分析了箱体振型对辐射噪声的影响。通过计算各阶模态的模态参与因子以及模态声学贡献量,确定了对箱体输入侧、输出侧场点上的辐射噪声贡献最大的模态阶数。依据模态声学贡献量分析结果,提出了肋板和阻振质量的合理布局方式。分析结果表明,箱体各面板的弯曲振型对辐射噪声的影响最明显;当声学贡献最大的模态确定后,在对应振型中各面板弯曲振型最明显的位置添加肋板或阻振质量,可明显降低面板同侧场点上的辐射噪声。     

双吸离心泵正反转工况流致振动噪声研究

为深入了解双吸离心泵运行的振动噪声规律,以某一双吸式离心泵为研究对象,基于声学间接边界元法(IBEM),采用LMS Virtual-Lab分析计算平台,进行基于泵壳模态的强迫振动响应计算。然后根据泵壳模态强迫振动响应计算与声学间接边界元的声学波动方程求解耦合方程,得到双吸泵在液力透平工况和泵工况下外辐射声场的声压级指向分布和声压级分布。结果表明:偶极子声源是流体噪声的主要声源;在蜗壳隔舌处非定常脉动力是主要的噪声源;叶频及其倍频是双吸泵外辐射声场噪声的主要诱导频率;泵壳发生了共振,所以声振耦合的作用不可忽略。研究揭示了双吸泵作液力透平及泵工况内部流动诱发的外辐射声场的声振耦合计算规律,为后续减振降噪研究提供了理论基础。     

对称结构模态振型的Zernike矩描述方法

讨论了利用Zernike矩描述对称结构模态振型的方法,通过对结构的模态振型数据进行Zernike矩变换,将其分解成一系列Zernike矩的线性组合,而每一个Zernike矩反映模态振型的一部分形状特征.不同特征矩的线性组合,可以代表各阶模态的振型.在此基础上进一步提出了确定Zernike多项式最高阶数的方法,并讨论了Zernike矩描述对称结构模态振型的方法及其去噪声的能力.通过对简单圆盘结构的仿真实例研究,验证了应用Zernike矩描述对称结构模态振型的优越性.结果表明;利用Zernike矩描述对称结构的模态振型可以更有效地描述对称结构的模态,包括重模态,同时还能有效地消除测试数据中噪声的影响,对进一步实现对称结构有限元模型修正和模型确认具有重要的应用价值.     

钣金件模态分析及设计优化

采用ANSYS有限元分析软件进行钣金件的模态分析,计算钣金件的自然频率及模态振型,并由自然频率和模态振型进一步讨论如何提高钣金件的结构刚性,最终设计出合适的钣金件结构.     

模态迭代技术的试验研究

矩阵迭代法是振动系统获得模态的经典的数值方法,通常应用于有限元软件或其他数值分析领域.把该方法推广到试验模态技术领域,提出试验模态迭代法,通过假设振型以确定激振力,再激发稳态响应,数次迭代可以获得结构的模态振型.与现行结构共振试验获得模态振型思想完全不同的是,该方法同时调节激振器的激振幅值与相位,经过极少的试验周期,获得振型;振型的纯度仅仅与共振频率的试验精度有关,并且试验实现的复杂性与激振器数量无关.根据本技术进行纯模态共振试验,能极大地降低激振力调整工作量.     

柱式负荷传感器的摆动支承振动分析

动态称重条件下,柱式负荷传感器的支承方式可分为弹性支承和摆动支承。动态称重时,摆动支承的称重系统表现出显著的振动特性,影响称重准确度和负荷传感器的疲劳寿命。针对摆动支承柱式负荷传感器,分析其运动特性得出摆动支承的稳定性条件,得到摆动支承下回复力与摆动角及施加的竖向力近似成正比的关系。利用达朗贝尔原理建立柱式负荷传感器摆动支承振动的动力学控制方程,分别对其自由状态和动态称重状态的动力学响应进行数值计算,得出支承振动振幅和回复时间的影响因素,为动态称重准确度的分析提供参考,同时也可作为称重系统减振的设计依据。     

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.     

某型高压油泵壳体表面辐射噪声特性研究

采用有限元与边界元联合求解的方法对高压油泵壳体表面辐射噪声特性进行研究。利用Pro/E软件建立了高压油泵壳体三维模型,利用Abaqus软件求解其表面振动响应,把其结果作为在Virtual.Lab Acoustics软件中边界元求解辐射声场时的边界条件,并分析了对整体表面辐射噪声声功率贡献较大的部位,计算结果与试验结果吻合较好,表明该方法可行性高,并为后续高压油泵结构的改进设计提供了参考。     

结构声辐射有限元/边界元法声学-结构灵敏度研究

声学-结构灵敏度用于预测结构辐射声压随结构设计变量的变化,该值对结构降噪设计有重要意义。提出了基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度计算方法。基于有限元法计算结构动力学响应及响应速度灵敏度,基于边界元法计算结构辐射声压及声压对振动速度灵敏度。将两个灵敏度联合,得到声学-结构设计灵敏度。以中空六面体为研究实例,给出了激励频率为1~100 H z时,外场声压对壳厚度的灵敏度,并分析了灵敏度随激励频率、设计变量的变化规律。结果表明,基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度是有效和正确的。     

车内噪声预测与面板声学贡献度分析

面板声学贡献度分析是汽车NVH特性研究的重要内容，识别各面板对车内场点的贡献度对于控制车内噪声有着重要意义。利用有限元结合边界元的方法，建立三维车辆乘坐室声固耦合模型，使用ANSYS软件计算出乘坐室在20-200Hz频率的声固耦合振动特性后，采用LMS Virtual．lab软件预测了驾驶员左、右耳的声压响应。并通过各壁板对驾驶员右耳声压的面板贡献度分析，得出了各壁板对驾驶员右耳总声压的贡献度，为降低车内某点噪声进行结构修改提供理论依据。通过对结构修改，有效降低了车内某点噪声。     

双环减速器辐射噪声数值仿真及试验研究

以中心输入式双环减速器为研究对象,综合考虑齿轮内部动态激励以及环板不平衡惯性激励,建立了减速器传动系统及结构系统的动力有限元分析模型,应用ANSYS软件对双环减速器进行固有模态及动态响应数值仿真。以振动位移作为边界条件,建立减速器箱体的声学边界元分析模型,在SYSNOISE软件中用直接边界元法计算了箱体表面声压及场点的辐射噪声。利用传动系统试验台对双环减速器进行振动加速度及辐射噪声测试,并与数值仿真结果对比分析,两者吻合良好。     

A coupled ES-FEM/BEM method for fluid–structure interaction problems

The edge-based smoothed finite element method (ES-FEM) developed recently shows some excellent features in solving solid mechanics problems using triangular mesh. In this paper, a coupled ES-FEM/BEM method is proposed to analyze acoustic fluid–structure interaction problems, where the ES-FEM is used to model the structure, while the acoustic fluid is represented by boundary element method (BEM). Three-node triangular elements are used to discretize the structural and acoustic fluid domains for the important adaptability to complicated geometries. The smoothed Galerkin weak form is adopted to formulate the discretized equations for the structure, and the gradient smoothing operation is applied over the edge-based smoothing domains. The global equations of acoustic fluid–structure interaction problems are then established by coupling the ES-FEM for the structure and the BEM for the fluid. The gradient smoothing technique applied in the structural domain can provide the important and right amount of softening effects to the “overly-stiff” FEM model and thus improve the accuracy of the solutions of coupled system. Numerical examples of acoustic fluid–structure interaction problems have been used to assess the present formulation, and the results show that the accuracy of present method is very good and even higher than those obtained using the coupled FEM/BEM with quadrilateral mesh.     

低压母线系统振动与声辐射特性分析

采用有限元与边界元法,以某型号母线桥为例,对低压大电流母线设备正常运行中噪声偏大的问题进行研究。建立母线桥有限元结构分析及边界元声学分析的三维模型。在求解系统固有频率及振型的基础上,应用有限元法完成了母线桥结构振动响应的数值计算。然后,将母线桥外表面的节点振动位移作为声学边界条件,采用边界元法计算了母线桥的辐射噪声特性,得到母线桥辐射声场的分布规律,确定系统中主要振源和声源的部位。根据分析结果提出了结构改进方法,计算和实验结果表明该方法控制噪声的可行性和有效性。     

Adaptive fast multipole boundary element method for three-dimensional half-space acoustic wave problems

A new adaptive fast multipole boundary element method (BEM) for solving 3-D half-space acoustic wave problems is presented in this paper. The half-space Green's function is employed explicitly in the boundary integral equation (BIE) formulation so that a tree structure of the boundary elements only for the boundaries of the real domain need to be applied, instead of using a tree structure that contains both the real domain and its mirror image. This procedure simplifies the implementation of the adaptive fast multipole BEM and reduces the CPU time and memory storage by about a half for large-scale half-space problems. An improved adaptive fast multipole BEM is presented for the half-space acoustic wave problems, based on the one developed recently for the full-space problems. This new fast multipole BEM is validated using several simple half-space models first, and then applied to model 3-D sound barriers and a large-scale windmill model with five turbines. The largest BEM model with 557470 elements was solved in about an hour on a desktop PC. The accuracy and efficiency of the BEM results clearly show the potential of the adaptive fast multipole BEM for solving large-scale half-space acoustic wave problems that are of practical significance.     

叶片出口角影响离心泵噪声辐射数值研究

运用FEM\BEM声振耦合计算方法分析叶片出口角对离心泵在水动力激励下泵壳振动辐射噪声影响。采用大涡模拟方法模拟离心泵内部瞬态流场,获得蜗壳壁面偶极子声源;对泵壳体结构进行模态分析获得结构模态响应;利用LMS Virtual Lab间接边界元IBEM声振耦合模块计算非定常流动引起的离心泵内部噪声,并与实验数据对比,验证基于LES、声振耦合的噪声数值模拟方法可行性。计算离心泵外场噪声及声辐射,研究叶片出口角度对离心泵外场噪声辐射影响。结果表明,离心泵叶片通过频率BPF处的辐射声功率随叶片出口角的增大而增大;外场噪声声压级指向性分布显示叶片出口角存在合适范围,使泵在小流量工况运行时噪声较小。