基于声-固耦合算法的在轨补加飞行器贮箱湿模态分析

针对在轨加注服务中在轨补加飞行器结构设计技术,本文研究在轨补加飞行器发射升空时贮箱的湿模态振动问题,运用ANSYS软件中的Acoustic Extension分析模块,采用声-固耦合算法对贮箱箱体进行湿模态分析,得到6阶固有频率与相应的振型.通过与干模态分析结果进行对比,表明湿模态分析在在轨补加飞行器贮箱结构分析中的重要作用,从而为贮箱的结构优化提供依据.     

流固耦合分析的模态综合法

在流固耦合分析的P-φ-U方法中,每个流场有一个静压力,并且和φ-U方法一样,在流固边界,流体、固体与界面垂直的位移相同。本文根据φ-U和P-φ-U方法,提出了一种流固耦合分析的模态综合法。该方法不同于常用的结构频谱分析方法。     

流场环境对柔性立管湿模态的影响

为了研究静水压力和瞬态流场载荷对三维柔性立管湿模态的影响,本文基于声-固耦合模型对考虑水介质、顶张力情况下的立管进行湿模态计算,并与理论计算结果以及实验数据对比,验证了该模型的准确性;采用不考虑流-固耦合的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法和考虑流固双向耦合的计算流体力学/计算结构力学(computational fluid dynamics/computational structure dynamics,CFD/CSD)方法分别计算了立管的瞬态流场载荷,并与实验数据对比;将水深产生的静水压力和瞬态流场载荷分别加载到三维柔性立管表面进行静力学分析,计算其湿模态。计算结果表明:立管湿模态频率比干模态频率小很多,且随着顶张力增大而增大;静水压力和瞬态流场载荷都使得湿模态频率略微增加;静水压力和瞬态流场载荷对湿模态低阶振型影响较大,对高阶振型几乎没有影响。     

流固耦合分析的模态综合法

在流固耦合分析的Ｐ－φ－Ｕ方法中，每个流场有一个静压力，并且和φ－Ｕ方法一样，在流固边界，流体、固体与界面垂直的位移相同。本文φ－Ｕ和Ｐ－φ方法，提出了一种流固耦合分析的模态综合法。该方法不同于常用的结构频谱分析方法。     

小型制氧机振动噪声研究及结构优化

为降低一家用小型制氧机的振动噪声,首先建立制氧机壳体结构的有限元模型,通过结构模态分析、声模态分析和声固耦合模态分析,得到其固有频率,同时计算了制氧机在无油压缩机工作情况下的结构动力谐响应．然后利用SYSNOISE软件,对制氧机壳体声固耦合模型的辐射噪声、ATV声传递向量进行计算,得出其单元贡献度．最后,应用噪声振动测试仪进行了试验测量,根据理论和试验结果,制定了制氧机整体降噪方案及结构优化,并通过实验验证了方案的可行性．     

通过辐射模态研究封闭空间结构声辐射及其有源控制

通过辐射模态研究了封闭空间的结构声辐射及其有源控制问题.分析了辐射模态的数学和物理意义并揭示了辐射模态与声腔模态之间的内在耦合关系,并通过声辐射模态建立了弹性封闭空间结构声辐射有源控制模型.针对辐射模态在有源控制中的应用实现问题,给出了一种新的控制策略,即将辐射模态按对应辐射效率或耦合强度从大到小排列,使前k阶声辐射模态声势能最小化.采用压电陶瓷作动器作为控制力源进行了封闭空间结构声辐射有源控制数值计算与分析研究.结果表明,辐射模态与声腔模态的耦合具有严格的选择性,各阶辐射模态的形状和与相耦合的主导声模态在耦合面上的形状非常相似;在低频范围内,一般只需最小化前三阶辐射模态声势能,在更低频或声模态频率附近,只需最小化前一阶最有效辐射模态声势能,便能和总声势能最小化策略控制效果基本一样.     

轻型商用车驾驶室声场特性分析

建立了驾驶室的三维有限元模型,并进行了结构模态分析;建立了驾驶室声学有限元模型以及声固耦合模型,通过对其声学模态及耦合模态进行分析,对驾驶室声场有了初步了解.对驾驶室进行谐响应分析,得到位移结果文件,为后续声场分析提供了边界条件。利用Sysnoise声学软件计算驾驶员耳旁声压曲线,并进行声学灵敏度分析,深入研究引起驾驶室内噪声的原因。采用边界元法分析了驾驶室各板件声学贡献,确定了地板为声学贡献量最大的板件。在以上研究的基础上,通过加强地板刚度对驾驶室进行修改。     

基于车-桥耦合振动的简支梁桥冲击效应

为了精确分析车辆对简支梁桥的冲击效应,基于模态综合法,建立了三维空间车-桥耦合振动模型.基于车-桥耦合振动模型的动力时程响应分析结果,并利用动力放大系数的概念,得到了车辆参数以及桥面不平整度、行车速度和车辆作用位置对冲击效应的影响规律.研究结果可以为我国桥梁设计规范中简支梁桥冲击系数的计算方法的改进提供理论依据.     

一种篦齿封严结构声固耦合共振分析的工程方法

提出一种判定篦齿封严装置是否存在声固耦合共振问题的工程方法.对各参数进行无量纲处理,借助ANSYS软件分析篦齿封严组件振动的特性,获得结构无量纲频率和振型;利用双控制体气动模型计算得到篦齿封严腔内气体声频;根据相关判定准则分析结构是否存在声固耦合共振.结果表明此方法可以较好地预估声固耦合共振的发生.静子件在6周波处声固耦合裕度为18.1%,低于准则标准,将发生声固耦合共振;声频与转动件前行波在1周波处易发生声固耦合共振,与转动件后行波在3周波处易发生声固耦合共振.     

车辆壳体结构振动噪声的预估和降低

首先建立了壳体结构和声场的有限元模型，用声场－结构耦合的模态综合法分析了车内噪声的分布，并计算了车辆在几种工况下的声压级，与模型实验结果趋势一致．因此，声场－结构耦合的模态综合法可以较有效地预估车内的噪声，可以在设计阶段优化车辆壳体结构，从而使车内噪声尽可能降到最低限度．     

循环对称结构流固耦合振动分析的杂交子结构和组合模态综合法

将杂交子结构法和组合模态综合法辅之以群表示论来分析循环对称结构流固耦合振动问题,使相应的特征方程的阶数大规模地降低,从而达到简化计算,节省机时,减少内存和初始值输入之目的。对C_6结构进行了计算和实验,计算结果与实验值基本吻合。     

柴油机机体声辐射模态特性分析

本文首先从结构振动模态理论的角度，论述了结构振动与声辐射之间的基本耦合关系，提出声辐射模态的有关理论，用结构的声辐射模态参数来表征结构本身的固有声辐射特性。兢后将该理论应用于柴油机机体的声辐射特性分析。     

应用模态综合法研究机械结构的动特性

文中叙述了自由界面模态综合法的原理。通过机床部件静力实验和动态测试,获得部件的附着模态和保留模态矩阵,从而得到剩余模态矩阵。利用部件对接界面弹性耦合力、阻尼耦合力平衡的边界条件完成模态综合计算。文中给出了立式钻床的模态综合实例。     

三次样条函数在假设模态综合法中的应用

对复杂结构进行振动分析的模态综合法已发展得较为成熟,它在应用上的限制主要是部件模态假设的困难(尤其是非规则部件),而综合结果的可信度在相当程度上取决于是否能得到一组合理的假设模态 。本文介绍的利用三次样条函数插值法求取转轴耦合系统各部件连续主模态的方法,有效地解决了这个问题。     

局域共振薄膜结构的管腔热声耦合振荡抑制研究

针对不稳定热释放与声场耦合而产生的热声振荡现象,严重影响燃烧系统的稳定性和振动噪声水平的问题,本文提出一种有效的热声耦合振荡抑制策略。本文基于能量原理和声压连续条件建立了周期分布局域共振薄膜结构-管腔-火焰耦合模型,研究了薄膜结构对管腔热声耦合系统热、声模态稳定性的抑制作用,并揭示了周期结构声学带隙对系统模态稳定性的影响规律。结果表明：薄膜结构可实现管腔耦合系统的多模态不稳定性抑制,尤其对声模态特征有显著的干涉作用。此外,可以发现热声耦合系统特征根分布受声学带隙影响较大,部分模态急剧向低频偏移,且所研究频段范围内模态稳定性均得到了改善,充分说明了本文所提出周期性局域共振薄膜在热声耦合不稳定性抑制方面的有效性。     

子结构模态综合法下的涡轮叶盘模态分析

针对车用涡轮增压器的涡轮叶盘振动问题,基于子结构模态综合法中的固定界面法,建立涡轮叶盘有限元缩减模型。通过对涡轮叶盘进行模态分析,得到不同模态截断数下的模态分析结果;与整体模态对比分析,取与整体模态吻合最好的结果,并在此结果下进行不同转速下的模态分析,根据分析结果绘制Campbell图,找出涡轮叶盘产生共振的转速。结果表明,子结构模态综合法可较精确地获得整体模型的中低阶固有频率解,为涡轮叶盘的振动优化设计提供了依据。     

汽车油箱流-固耦合模态及对外辐射噪声的仿真分析

以某款SUV车用油箱为研究对象,采用流-固耦合有限元和边界元分析方法,在Virtual.Lab仿真平台上分别对油箱的干模态、湿模态以及装满燃油时的流-固耦合模态进行仿真计算,得到3种情况下的油箱模态频率变化规律,并给油箱施加一定频率范围的激励力,研究其对外辐射噪声水平。结果表明,油箱干模态和湿模态的频率相差不大,而装入燃油后油箱的耦合模态频率大幅降低,油箱对外辐射噪声的高频成分得到很大衰减,但低频噪声成分有所增加。     

固支多弹性壁矩形空腔声场预测

研究了由两块相邻固支撑弹性板和四块刚性板组成的矩形空腔声场特性。在固支条件下,通过虚功原理得到结构模态振型函数,在此基础上应用模态理论描述多弹性壁空腔内声场分布。根据腔内声势能峰值分布特征,重点分析了结构模态和声模态及其它们之间的耦合特性对腔内350 Hz范围内声场的影响。仿真分析结果表明,空腔内的声势能主要受两弹性板和声腔的固有频率以及结构-声耦合所影响,从而为噪声控制中次级致动器的布放以及结构的优化设计提供理论基础。     

弱耦合结构系统振动分析的矩阵摄动法

本文讨论了一种适用于具有弱耦合的复杂结构系统动力问题的矩阵摄动法。根据这个方法,首先按一定方式把整个结构分割为若干个子结构,并对子结构分别进行模态分析,然后用摄动法求解整个结构的模态。本方法与模态综合法相比,它所消耗的计算机时更少,并能保证有足够的计算精度。最后,还给出了一个数值例子。     

基于零体积速度模态配置的结构声主动控制

耦合模态空间控制方法可以对被控系统的固有频率、阻尼比和模态振型进行配置。针对结构低频振动噪声的主动控制问题,本文采用耦合模态空间控制方法将结构的振动模态控制为零体积速度模态。以矩形简支板为例进行了结构声辐射主动控制仿真,将板的第1阶和第4阶振动模态控制为零体积速度模态,结果表明,简支板的低频声辐射得到了有效控制。本文提出的结构声主动控制方法可以有效控制结构低频振动噪声,同时具有物理意义清楚、控制过程简单、控制率的设计与激励力大小和位置无关等特点。