近场条件下视觉距离感知对响度的影响

文章研究了近场条件下,当声源距离改变时,视觉距离感知对响度的影响。在消声室中,使用球形声源在试听者的正前方发声。8位试听者分别在睁眼和闭眼的条件下,对3种中心频率(500 Hz、1 kHz和2 kHz)、8个距离(0.3～1.0 m,1.0 m为参考距离)的声信号进行了响度匹配。结果显示,随着声源距离的减小,睁眼时响度增加得要比闭眼时少一些。而闭眼时的响度匹配结果与封闭耳道口声压级的变化情况相一致。这说明闭眼时试听者根据耳道口的声压级来判断响度,而睁眼时视觉距离信息会对响度产生影响。结果还显示,对于频率越低的声信号,视觉距离感知造成的影响越大。     

振子及其耦合条件对圆窗激励式人工中耳性能影响的数值研究

为研究振子及其耦合条件对圆窗激励式人工中耳植入性能的影响,建立了包括振子和隔膜在内的人耳有限元模型。该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者右耳,采用CT扫描和逆向成型技术建立而成,通过与相关文献的实验数据比对验证了模型的可靠性。基于该模型,分析了圆窗上的初始预压力、振子和隔膜的设计参数变化对振子听力性能的影响。结果表明:振子横截面积越大,其对耳蜗的激励效果越差;隔膜的引入有利于提高振子的激振性能,在该研究范围内,较小的隔膜杨氏模量和厚度有利于提升振子的激振性能;振子质量的增加会恶化振子在高频段的植入性能;在圆窗上施加的初始预压力能够提高中高频段上对耳蜗的激振效果。     

固体粒子冲蚀微切削模型的数值模拟研究

气动运输的管道内壁受到粒子冲击会产生冲蚀磨损,通常利用微切削模型来预测其寿命周期。利用ABAQUS/CAE建立塑性材料微切削过程的有限元模型,通过对切削过程中粒子受力分析,研究了冲蚀角和冲蚀速度对磨损率与冲蚀角关系曲线的影响,确立了微切削模型适用的冲蚀角范围。     

再生骨料影响混凝土渗透性的数值模拟

出于环境保护及经济方面的考虑,再生骨料在混凝土生产中得到越来越多的应用。混凝土可认为是由天然或再生骨料、多孔基体和界面过渡区三相组成的复合材料。基于随机骨料结构生成算法,建立了三相混凝土数值模型并应用于气体渗透性的分析。对于混凝土二维数值模型的稳态渗透问题,应用有限单元法求解压力场,并基于压力-流量的宏观等效关系计算混凝土材料的总体渗透率。数值分析结果表明:1) 总体渗透率随过渡区厚度及其相对渗透率的增加而非线性地增长;2) 由于骨料的存在而导致的稀释效应及曲折度效应是影响混凝土总体渗透性的两个重要因素;3) 再生骨料渗透率对混凝土宏观渗透率的影响呈“S”形曲线的关系。出于控制回收骨料混凝土渗透性能的考虑,回收骨料的渗透率最好比砂浆基体的渗透率低一个数量级,同时回收骨料的掺量也需要合理选择确定。     

金属粉末注射充填中渗流现象的数值仿真

在金属粉末注射充填中,金属粉末相与粘结剂相会发生两相偏析。在高粉末体积分数处当金属粉末相流速为零时粘结剂相会发生渗流。目前已有采用两相流体数学模型对偏析的仿真研究,尚未有对渗流的仿真。使用两相流体数学模型时在粉末相流速为零处粘结剂相流速满足达西定律,即该模型亦适用于渗流的仿真。然而,目前在使用该模型时为简化计算认为粉末相粘度和动量交换系数在高、低粉末体积分数处相同。这种简化虽然可模拟出发生在低粉末体积分数处的偏析现象,但是导致高粉末体积分数处渗流发生时强烈的粉末相内部相互作用和两相间相互作用不能得到准确模拟,从而不能对渗流进行仿真。本工作提出了将粉末相粘度与动量交换系数模型化以模拟渗流的方法。使用该方法对收缩矩形管道内的注射充填进行仿真,结果显示收缩管道中收缩处金属粉末发生了聚集,粘结剂产生了渗流,并且渗流的发生使得粉末体积分数产生较大的不均匀分布。本工作中的方法可为其他领域的多相流中渗流形成的研究提供参考。     

考虑粘结滑移的平面组合式单元模型研究与应用

配有弯起钢筋的简支梁算例证明,在钢筋混凝土有限元计算中为得到合理的裂缝分布与裂缝宽度,需顺裂缝走向划分网格。当配筋复杂时,采用分离式单元模型计算裂缝分布是困难的。结合现有分离式和组合式钢筋混凝土有限单元模型的优点,推求了一种新的组合式单元模型。该模型既能模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移,较正确地得到裂缝分布与裂缝宽度,又能使混凝土网格划分不受钢筋位置的影响。拉拔构件、配有弯起钢筋简支梁和水电站蜗壳等算例表明,该模型网格划分方便、计算精度高,可用于工程设计。     

基于不同残差的动态有限元模型修正的比较研究

基于模态试验结果的设计参数型动态有限元模型修正方法,较多地采用模态频率、反共振频率、模态振型以及振型相关系数等参数。分析了以上四种参数用于模型修正的优缺点,采用欧洲航空科技组织的基准模型- GARTEUR飞机模型,通过数值仿真对利用模态频率、模态频率加反共振频率、模态频率加振型以及模态频率加振型相关系数等不同残差的修正进行了比较研究。结果表明,模态频率与反共振频率是优选的两种参数。     

信道阻尼边界对井下钻杆声传输的影响

为改善低频声波沿钻杆管肇的传输性能，分析了影响声遥测的阻尼机制。考虑钻杆内外沿轴向流动的钻井液的阻尼影响，引入流体的粘性阻尼力，建立了一维纵波波动方程。基于圆柱源辐射理论，研究纵波的径向耦合损耗，并将地层等效为Kelvin粘弹性介质，应用有限单元法求解时域波动方程，讨论了钻井液粘性阻尼和粘弹性地层边界对行波传播特性的影响。理论分析表明，径向辐射和由此产生的波型耦合是声阻尼损耗的主要形式，地层粘弹性系数的变化列低频特性影响很大，但并不改变信道通阻带交替的梳状滤波器频谱。     

基于有限单元法对动态应力强度因子进行数值计算的研究*

运用ANSYS 商用有限元软件,采用非奇异单元和Newmark 积分算法,通过最小二乘法拟合,准确的获得了多个模型动态应力强度因子的解。所使用的方法适用范围广,这对于运用线弹性断裂动力学解决工程中的实际问题是有益的和必要的。     

颗粒形状对弯管冲蚀磨损影响的数值模拟研究

为了研究输气管内不同形状固体颗粒对弯管冲蚀磨损特性的影响,预测弯管内壁受到冲击后磨损分布情况,采用计算流体动力学(CFD)来计算气体流动,采用离散单元法(DEM)来计算颗粒运动,其中非球形颗粒采用超椭球模型进行建模,并用切向撞击能量磨损模型(SIEM)来计算弯管磨损。模拟结果表明,在相同气速条件下,尽管不同形状颗粒在管中的运动状态差别不明显,但是对应的管道内壁磨损情况却有很大差异:颗粒越接近方形,造成的弯管最大磨损率越高,磨损严重范围也随之增大,但最大磨损率的位置会趋于稳定;弯管内长椭球颗粒发生滑动摩擦概率更高,扁椭球颗粒发生滚动摩擦的概率更高,这导致了长椭球颗粒对弯管总磨损率高于扁椭球。比较不同气速下颗粒形状对弯管磨损程度的影响,发现升高气速仅会均匀增大弯管磨损,最大冲蚀位置并不会改变。     

新型人工中耳压电振子设计

提出利用压电叠堆作砧骨激励式人工中耳的振子,并利用中耳-压电叠堆耦合力学模型对该压电叠堆振子进行辅助设计。该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者的左耳,利用CT扫描和逆向成型技术建成。其可靠性通过与实验对比加以验证。最终设计的压电振子只需要10.5 V的有效驱动电压,便可以对镫骨激起相当于鼓膜处90 dB声压激励的振幅。该振子在频率为1 kHz的单伏电压驱动工况下,能耗仅为0.03 mW,满足人工中耳低电压、低能耗的要求。     

导线覆冰脱落的数值模拟和参数分析

导线覆冰脱落产生的纵向不平衡张力会严重威胁到输电线路的安全。在塔线体系模型基础上利用冰单元的生死模拟导线覆脱冰,通过与以往的模型试验比较验证该模拟方法的适用性,进行建模参数的敏感性分析以确定合适的计算模型,最后进行导线脱冰的参数分析。计算结果表明,脱冰前输电塔的基底剪力和基底弯矩为零,脱冰后两者大幅增加,且越靠近脱冰档数据越大。当档距越大、覆冰越多、脱冰位置越靠中间和脱冰比例越大时,脱冰响应越显著;当导线的初始张力越大时,脱冰响应越小。     

Numerical analysis of localization using a viscoplastic regularization: influence of stochastic material defects

The finite element reliability method is applied to evaluate the effects of stochastic imperfections on the localization behaviour of elasto‐viscoplastic softening solids. Material properties as the Young's modulus, the softening modulus and the initial yield stress are considered to be random fields. Failure criteria are defined for the peak load and the dissipated energy. Likely configurations of imperfections which lead to failure are obtained and the nature and relative importance of the corresponding localization patterns are analyzed. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

船坞登陆舰声散射时频特征数值及试验研究

阐述了基于虚源法的板块元基本原理,以及目标强度和时域回波的计算方法。通过建立三维船坞登陆舰的网格模型,考虑水面反射以及船艉部分浸水的影响,计算得到了水平方位上的目标强度、由远场到近场回声强度的变化规律以及浅海水域下通过水雷正上方时回声强度的通过特性,并对这些结果进行的分析。通过开展运动水面舰船模型声散射湖上试验,获取了舰船模型时域回波特征,并与计算结果对比。研究结果表明,采用基于虚源法的板块元能够对船坞登陆舰的目标强度、回声强度以及时域回波结构给出比较准确的预报。研究结果将对提高船坞登陆舰声隐身特性,避开鱼雷和水雷等水中兵器的攻击提供一定的参考价值。     

压缩机消声器消声特性的数值模拟及结构优化

通常平面波理论无法准确地预测复杂结构消声器内部的声场分布，为了提高复杂结构压缩机消声器的消声特性，对其进行了数值模拟。在基本假设的前提下，施加合理的进出口及壁面边界条件，利用ANSYS软件建立消声器内部声场的三维有限元模型，SYSNOISE软件计算消声器内部声场的声压分布以及传递损失：然后，研究了不同的结构参数（隔板位置、内插管位置、进口管位置）对消声器的传递损失的影响，根据分析结果和压缩机的噪声特点，优化了消声器的结构参数，有效地提高了消声器的消声性能，为复杂结构消声器的设计提供了参考依据。     

复合材料层合板的铺层几何对结构声传输的影响

采用基于复合材料一阶剪切理论－Mindilin理论的板单元和基于Rayleigh表面分方程的边界元,对嵌在无限障板上的复合材料层合板在低频简谐平面声波斜入射情况下,建立了考虑流体结构耦合的传声计算模型,并利用该模型计算研究了对称角铺设、反对称角铺设和正交铺设等不同铺设方式对层合板传声损失的影响以及在板侧流体介质分别为空气和水时层合板的传声特性,指出层合板的铺层几何对其传声损失有较大影响,应在设计中引起注意。     

可膨胀筛管外壳膨胀性能的数值分析

 为提高保护外壳的膨胀性能,提出了圆形波纹管形式外壳的设想,并采用非线性有限元方法分析了其膨胀性能。数值计算结果表明,圆形波纹管可以实现较小的应力和较大的位移补偿。外壳的波纹半径与其膨胀性能紧密相关,波纹半径制约着外壳的膨胀均匀度和圆度以及施工难易程度,随着波纹半径的增加,膨胀力和膨胀后的不圆度减小,但膨胀后与套管内壁的接触面积也随之减少,波纹管的合理波纹半径应为8～14 mm。波纹管壁厚对其膨胀力和应力储备系数的影响均不大,但制约了可膨胀筛管的外径和内部构件的尺寸,可膨胀筛管外壳波纹管的合理壁厚为2 mm。     

往复式压缩机振动的有限元数值分析与实验研究

摘 要：对某型往复式冰箱压缩机的振动进行了有限元数值模拟,研究了曲轴-连杆-活塞运动系统产生的机械激励引起的压缩机振动响应。研究表明,曲轴-连杆-活塞运动系统是压缩机低频振动的主要激励来源,气体力主要引起压缩机泵体的水平扭转振动。通过仿真结果和试验的对比,验证了数值模拟方法应用于压缩机振动响应分析的可行性。通过数值模拟,可得到机械激励引起的壳体表面振速分布,为压缩机的机械噪声预测提供参考。     

FRP加固结构界面损伤的声光纤检测数值模拟及实验

为了确保纤维复合材料(FRP)加固结构的可靠性和安全性,界面损伤检测是加固质量检查中的一个重要环节.基于薄板自由振动理论,提出一种声-光纤无损检测(NDE)FRP加固结构界面损伤的原理和方法,利用可变频的扬声器产生集中声束作用在FRP加固构件表面形成表面局部振动场,界面损伤引起的局部异常振动区的振动情况可以由粘贴在FRP表面的光纤测得,从而确定损伤的位置和大小.数值模拟分析和实验结果都表明了此方法用于FRP加固结构界面损伤检测的可行性.