基于FE-SEA混合方法的声腔内部噪声预测

对二子系统的互易关系进行了阐述,给出了混合FE-SEA的系统方程。通过数值仿真,建立了声腔-平板-声腔系统的FE-SEA混合模型,同时建立了声腔-平板-声腔系统的SEA模型,对声腔模态密度、SEA模型中声腔与板的耦合损耗因子进行了计算,同时计算了FE板与SE板的辐射效率,并对2个模型进行了响应计算,分析了误差产生的原因,并将FE-SEA模型与SEA模型计算结果进行了对比,对比结果表明,二者在中高频段具有较好的一致性。同时还建立了声腔-轿车后风挡玻璃-声腔系统的FE-SEA混合模型,以及该系统的SEA模型,通过试验对内侧声腔激励进行了测量,计算了FE-SEA模型与SEA模型外侧声腔的响应声压级,并与试验结果进行了对比,对比结果表明,在中高频段FE-SEA模型与SEA模型的预测结果相吻合,且FE-SEA模型与试验结果有着较好的一致性。     

车内噪声FE-SEA混合建模及分析方法

对二子系统的互易关系进行了阐述,并通过模态方法别对二子系统的互易关系进行了介绍,并介绍了两个面连接子系统的耦合关系,最后给出了混合FE-SEA的系统方程。建立了轿车FE-SEA混合模型,对FE车身的辐射效率进行了计算,通过试验对动力总成悬置激励和车身悬置激励进行了测量,在消声室内对发动机舱声辐射激励进行了测量,建立了CFD风洞仿真模型,并对车外风激励进行了计算,同时通过施加激励后的混合FE-SEA模型对车内噪声进行了预测,并与试验结果进行了对比,并对误差产生的原因进行了分析,对比分析结果表明,二者有着较好的一致性,预测绝对误差小于2.5 dB(A),计算精度满足工程要求,混合FE-SEA建模方法是一种有效的车内中频噪声预测方法。     

复杂结构中频声振问题的方法研究

在波动理论的基础上,结合统计能量分析原理和有限元方法,建立了复杂结构的分析模型,综合扩散场多自由度互易原理,给出了求解中频问题的混合方法,进而实现刚性构件和柔性构件的耦合计算,给出了复杂结构在外界激励下的声振响应.通过数值计算板结构的传递损失,与传统的SEA及质量效应曲线对比,验证了本文方法的可行性、有效性,同时还数值计算了圆柱壳模型的声辐射,与相应实验进行比较,结果基本上一致,随后分析了造成误差的原因.证明该方法计算复杂结构的高效性与精确性,可以应用于实际工程问题.     

混合FE-SEA方法预测高速列车车体结构隔声量

针对高速列车车体结构刚度大,结构复杂的特点,采用混合FE-SEA方法建立基于混响室以及混响室-消声室的两种隔声量预测模型,通过仿真结果对比,两种模型预测的隔声量结果相同,将仿真结果与实测值对比,结果表明,在100 Hz～1 000 Hz的中频范围内FE-SEA模型的预测结果与试验结果吻合良好,混合FE-SEA方法可以有效用于高速列车车体结构的隔声量预测。     

基于FE-SEA混合法的梁弯曲振动响应分析

FE-SEA混合法将计算低频响应的有限单元法和计算高频响应的统计能量分析结合起来,可用于全频段的结构振动响应分析.将FE-SEA混合法运用到梁结构的弯曲振动分析中,研究了计算整体动力刚度阵Dgg原理,推导了修正的动力刚度阵ΔD、修正的力阵ΔF以及整体模态的输入功率Pg在梁弯曲振动分析中具体的表达式.最后利用计算机仿真对三种耦合情况进行了仿真,并利用FEA和SEA方法的计算结果,证明了FE-SEA混合法运用于梁结构弯曲振动响应分析的正确性.与传统的有限元法相比,FE-SEA混合法的计算量大大减小.     

FE-SEA方法在平台支持船噪声预报中的应用

平台支持船由于作业需要通常配备有动力定位系统,其在侧推工况下舱室噪声超标较为严重.针对这个问题采用计算流体力学(CFD)方法,得到侧推螺旋桨作用在导管上的脉动压力,并将时域计算结果转换成噪声计算的激励条件.采用有限元(FE)与统计能量分析(SEA)混合方法建立船体中频段FE-SEA耦合模型并建立船体高频段SEA模型,对...     

含阻振质量基座的舱室声振特性FE-SEA法分析

基于波动理论分析实心阻振质量阻抑振动波传递特性,根据阻抗失配与波动形式转换原理,设计矩形空心与实心阻振质量回路结构并引入到主机基座周围。以模态密度为划分子结构依据,将整船结构划分为FE子结构和SEA子结构。采用FE-SEA混合法对模型的舱室声振特性进行预测,与实验值进行对比,验证仿真结果的有效性。与原始结构进行对比,分析阻振质量对基座结构振动波阻抑特性。结果表明:布置矩形阻振质量回路后,含有空心阻振质量结构的舱室较原始基座结构和实心阻振结构有较好的减振降噪效果,尤其在中频段减振降噪效果明显优于低频段降噪效果。     

运用统计能量分析法预示空空导弹舱内动力学环境

空空导弹在挂飞过程中会遇到多种冲击和振动环境的作用，对导弹结构及其内部设备的性能影响不可忽视。针对某型空空导弹，利用稳态统计能量分析法对其包含机动抖振的随机振动环境进行预示，同时采用基于冲击响应谱的瞬态统计能量分析法预示导弹设备舱内的高频冲击环境。计算仿真与实测结果比较表明，统计能量分析法能够较为准确地预示动力学环境。     

飞机舱内中频噪声的FE-SEA混合法预测及验证

采用FE - SEA混合法,建立飞机舱室内噪声预测模型,提出飞机舱室的子系统划分方法,并开展4种不同激励条件下舱内噪声中频噪声预测研究。通过仿真和实验结果的对比分析,验证FE - SEA混合法在预测舱内中频噪声方面的准确性和有效性。分析结果表明：FE-SEA混合法能够比SEA方法更有效地预测舱内中频段的噪声。     

基于二维等效FE-SEA混合方法的复合材料层合板传声损失分析

为研究湍流脉动噪声激励下复合材料层合板的传声特性,首先基于一般层合板理论将复合材料层合板等效为单层各向异性板,进而采用FE-SEA混合方法研究其传声损失。同时开展复合材料层合板传声损失试验,并将FE-SEA结果和统计能量法(SEA)结果以及实验值进行对比分析。研究结果表明:FE-SEA结果和实验值整体上分布趋势一致,而且误差也相对较小,其中3 000 Hz～10 000 Hz误差在2 dB以内,但由于刚度等效导致2 000 Hz附近结果误差相对较大。相较于SEA方法, FE-SEA混合方法综合考虑了复合材料层合板边界条件和详细得几何特征,不仅可以准确地计算复合材料层合板的固有特性,而且使得传声损失结果在全频带内与试验值吻合得更好。因此建立的二维等效FE-SEA混合模型可以准确预示复合材料层合板在湍流脉动噪声激励下的传声损失。     

基于有限元的能量流分析方法研究

区别于传统的统计能量分析,通过对有限元方法计算结果的后处理也可进行能量流分析。为提高计算效率,分析过程中对某些与频率相关的积分进行了推导简化。在此基础上,以Matlab为平台编写了相关计算程序。而后,对具体算例进行基于有限元的能量流分析并与统计能量分析的结果进行比较。最后,基于此算例进一步对基于有限元的能量流分析方法进行改进并对相应的计算程序进行优化提高计算效率。     

A new mass lumping scheme for the mixed hybrid finite element method

Diffusion‐type partial differential equation is a common mathematical model in physics. Solved by mixed finite elements, it leads to a system matrix which is not always an M‐matrix. Therefore, the numerical solution may exhibit unphysical results due to oscillations. The criterion necessary to obtain an M‐matrix is discussed in details for triangular, rectangular and tetrahedral elements. It is shown that the system matrix is never an M‐matrix for rectangular elements and can be an M‐matrix for triangular an tetrahedral elements if criteria on the element's shape and on the time step length are fulfilled. A new mass lumping scheme is developed which leads to a less restrictive criterion: the discretization must be weakly acute (all angles less than π/2) and there is no constraint on the time step length. The lumped formulation of mixed hybrid finite element can be applied not only to triangular meshes but also to more general shape elements in two and three dimensions. Numerical experiments show that, compared to the standard mixed hybrid formulation, the lumping scheme avoids (or strongly reduce) oscillations and does not create additional numerical errors. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

Explicit determination of element stiffness matrices in the hybrid stress method

The hybrid stress method has demonstrated many improvements over conventional displacement-based formulations. A main detraction from the method, however, has been the higher computatational cost in forming element stiffness coefficients due to matrix inversions and manipulations as required by the technique. By utilizing permissible field transformations of initially assumed stresses, a spanning set of orthonormalized stress modes can be generated which simplify the matrix equations and allow explicit expressions for element stiffness coefficients to be derived. The developed methodology is demonstrated using several selected 2-D quadrilateral and 3-D hexahedral elements.     

基于有限元能量流模型的复杂耦合结构中低频段耦合损耗因子的计算

有限元能量流模型在随机宽带激励下,得到各子系统的空间及频域平均的能量,将其代入能量平衡方程,得到了柔性体之间的间接耦合损耗因子。与传统有限元模型计算耦合损耗因子的方法相比,该方法计算效率更高;与传统统计能量分析模型计算耦合损耗因子的方法相比,该方法计算精度更加可信。最后,该方法通过试验得到了验证。     

声振系统中高频能量流分析法研究进展

能量流分析法是预测声振系统中高频动力响应的一种有效手段,该方法引入的假设条件较少,并可基于声振系统的几何模型计算随空间变化的稳态动力响应,应用上具有很大的优点。本文首先回顾了不同结构件（包括杆、梁、板及复合结构）各种波场的能量微分方程及其理论基础的发展过程,然后,针对不同类型的声振系统耦合形式,包括结构/结构耦合,结构/流体耦合及其它耦合情况,说明了基于能量流分析的耦合问题处理方法的发展,最后,说明了计算随机激励下声振系统响应的随机能量流分析法的相关研究,以及其与经典统计能量分析法间理论关系研究的进展情况。     

The hybrid Laplace transform/finite element method applied to the quasi-static and dynamic analysis of viscoelastic Timoshenko beams

The quasi-static and dynamic responses of a linear viscoelastic beam are solved numerically by using the hybrid Laplace transform/finite element method. In the analysis, the Timoshenko beam theory, which includes the transverse shear and rotatory inertia effect and conventional beam theory, are used to solve this problem. The temperature field is assumed to be constant and homogeneous and that the relaxation modulus has the form of the Prony series. In the hybrid method, the Laplace transform with respect to time is applied to the coupled equations and the finite element model is developed by applying Hamilton's variational principle without any integral transformation. The numerical results of quasi-static and dynamic responses for the models of Maxwell fluid and three parameter solid types are presented and discussed.     

基于有限元法对比的统计能量法研究

对典型结构板、梁进行了有限元和统计能量法动态响应分析,验证了统计能量法解决高频问题的有效性。 对统计能量分析的统计平均原理进行了理论探讨,得出提高统计能量预示精度的几种措施,为统计能量法的成功应用提 供了参考。