驾驶室外声场分析的边界元法与无限元法

车外噪声是产生环境噪声的重要因素,驾驶室外声场的数值分析能够为控制噪声提供理论参考。介绍外声场分析的边界元法和无限元法两种数值方法的基本理论,研究声固耦合问题分析的流程,包括无限元法与有限元法耦合、有限元法与边界元法耦合。以拖拉机驾驶室模型为例,对驾驶室外声场进行数值分析,分析结果表明两种方法计算的声场结果基本一致,都能有效地分析驾驶室外声场,指导驾驶室结构设计。     

基于有限元-边界元法的不同辐板型式车轮振动声辐射分析

为了深入研究车轮辐板外形变化对车轮振动声辐射噪声的影响,利用有限元计算方法进行直辐板和曲辐板两种类型车轮的模态计算及谐响应分析,再采用声学边界元软件建立边界元模型,进而计算得出不同辐板外形车轮受单位的法向力作用时的声辐射功率。通过计算发现直辐板车轮比曲辐板车轮噪声水平更低,合理的车轮截面形状能够显著降低车轮振动声辐射噪声。通过某型车拖车车轮声辐射计算结果与实验室试验结果的对比,结果表明车轮在各频率下最大噪声值误差约为3%、模态密集区域的主要频率最大误差在2%以内,仿真结果较为准确。     

用边界元法分析滚动轴承热传导

轴承中的热传导作为轴对称问题处理。利用边界元法分析轴承的稳态、均匀和连续的热传导。为克服积分困难,给出了一个轴对称导热的边界元简化公式。引入非线性边界条件,采用简单迭代计算了轴承和轴中的温度分布,计算结果表明,滚动体温度比外圈外表面温度约高10℃。     

重卡驾驶室的声学灵敏度分析

车身的声学灵敏度是指施加于车身的单位力在车内产生的声压,是衡量车辆NVH特性的一种很有效的指标。以某重卡驾驶室为研究对象,建立了其声固耦合系统的有限元模型,通过对驾驶室悬置点施加单位激励,绘制了人耳旁的声压响应曲线图,获得一些驾驶室的结构一声学特性。     

渐开线圆柱直齿轮本体温度的边界元法分析

本文应用边界元法的原理分析研究了渐开线圆柱直齿轮的本体温度。提出了齿轮模型边界条件的一种简化处理方法。对实例进行了分析计算。计算数值准确、可靠、数据输入量少,可节约大量机时。     

求解声学问题的伽辽金多极边界元法

针对传统边界元法在数值求解大规模声学问题时的超大计算量问题,将快速多极算法与伽辽金边界元法相结合,提出了基于Burton-Miller方程的伽辽金多极边界元法。在已有二维快速多极算法的基础上,引入核函数的对角展开形式及自适应树结构算法,同时使用经过近似求逆预处理的广义极小残差法求解系统线性方程组,最后将该方法应用于二维矩形管道与刚性圆柱面声散射问题的求解。数值计算结果表明:在求解无限域声学问题时,Burton-Miller方程保证了全频率段解的唯一性,特别是在特征频率处解的稳定性。与传统边界元方法相比,伽辽金多极边界元法的计算量由原来的I(n~2)降到了O(nlog~2n)量级,该方法非常适合用于求解大规模声学问题。     

计算SIF的分区边界元法

用三维的分区边界元法计算了偏三点弯曲试样的SIF,得到了满意的结果,为三维非对称问题的求解找到了一条新路,同时证明了裂纹单元在计算断裂力学问题中的适用性.     

用时域边界元法计算DSIF

本文用时域边界元法计算了动载荷下的应力强度因子，得到了令人满意的计算结果。     

粘贴吸声材料的结构表面声辐射数值仿真

在结构外表面敷盖吸声材料是空气或水下航行器的减振降噪的关键技术之一。本文从 Helmholtz波动方程出发 ,导出了考虑结构表面有声阻抗材料时的边界元方程形式。在此基础上 ,利用 Visual C++语言编写了复杂边界的振动结构辐射噪声的边界元程序 ,并比较了某一振动壳体当外表面分别为硬边界和吸声材料时的计算结果     

基于声学灵敏度的汽车噪声声-固耦合有限元分析

车身结构声辐射的预测对于噪声的控制和降低有着重要的意义.首先推导了声-固耦合有限元的控制方程,并得到模态参与因子和板块声学贡献量的计算方法;然后以某商务车为研究对象,应用虚拟试验场技术,建立声-固耦合有限元模型,包括车身与汽车室内空腔的有限元模型;选择车身与底盘的连接点作为声学灵敏度分析的激励点,采用声-固耦合有限元法,计算得到各悬置点至驾驶员耳旁的声学灵敏度;从声学灵敏度分析结果中发现,车身模态在共振峰70、138、200 Hz处均存在较大的峰值;研究这三个峰值的频率点及其结构,并计算结构模态和声学模态参与因子以及车身板块的声学贡献量,最终得出对车内声学响应影响最大的板块和结构模态.     

平面问题无网格局部边界元方法研究

推导了弹性力学平面问题的无网格局部边界元积分方程 ,实现了该法离散过程 ,应用两个典型算例验证了该法的有效性。研究中 ,发现局部域半径的大小对计算精度有一定影响 ,其值大小会造成很大的误差     

结构体面力重构的边界元逆分析法研究

结构体的边界条件未能充分给出的情况下,用常规边界元法很难作出正确的结构分析。本文利用边界元法与非线性优化技术相结合,根据弹性体内或边界上的位移、应力等附加信息,建立了结构体面力重构的边界元逆分析法的基本模型,算例证明了该理论的有效性。     

基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析

针对实际中存在的设计变量多于目标函数的情况,提出了基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析方法,并建立了其理论模型,推导了其计算公式。该方法能够避免声学灵敏度分析的直接求导法中边界条件的重复计算,减少了计算量,数值仿真的结果证明了基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析方法的正确性。以箱体为对象,以其上盖板厚度为设计变量进行了实验研究,场点声压灵敏度实验值与计算值的对比证明了该方法的正确性。     

软弹滚体线接触的边界元分析

软弹滚体的接触是关于表面附有一层软弹性材料的滚体间的弹流动压润滑问题,它涉及滚体表面的弹性变形与流体压力之间的相互作用。考虑到表面易于出现较大变形和两滚体间的压入啮合量,用普通的模拟方法来研究这种接触问题,在技术上存在着很大的困难。本文应用边界元方法,将流体的动压控制方程和表层弹性变形方程分别转化为边界积分方程,并对这些方程施行迭代运算,从而获得收敛解,对这类接触问题做了研究。研究结果将为结构设计、选择参数值提供指导性的依据,表明这种方法是对这类接触问题进一步研究的一种有效的方法。     

二维声学数值计算的径向插值有限元法

针对声学有限元分析中四节点等参单元计算精度低,对网格质量敏感的问题,将无网格径向插值技术引入到标准有限元中,构造径向插值形函数,推导径向插值有限元法(Radial interpolation finite element method,RIFEM)的二维声学数值计算公式。二维声学RIFEM采用标准有限元法形函数构造系统离散方程的声学刚度矩阵和边界积分矢量,保证了声压梯度和边界条件在区域边界的积分精度;采用径向插值形函数构造系统离散方程的质量矩阵,提高了声压数值近似函数的插值精度。对管道二维声腔模型和某轿车二维声腔模型的数值分析结果表明,与标准有限元法和SFEM相比,RIFEM的计算精度更高,对波数、单元尺寸和网格扭曲程度的灵敏度更低。因此RIFEM可以很好地应用于二维声学数值分析,具有广阔的工程应用前景。     

基于波叠加的结构—声学灵敏度分析的伴随变量方法

声学灵敏度可以用于描述空间声学量随设计变量的变化情况,并为低噪声设计提供优化方向和量化依据,对其进行研究具有重要意义.在多设计变量的情况下,与直接求导法相比,伴随变量法是一种效率更高的灵敏度计算方法.基于有限元法和波叠加法,提出一种新的用于结构一声学灵敏度计算的伴随变量方法.该方法用波叠加法取代了现有伴随分析方法中的边界元法,消除了奇异积分的影响.应用该方法对脉动球声源和箱体振动模型进行声学灵敏度分析,并将计算结果分别与理论值和有限差分结果进行比较,得到了较好的精度.通过与边界元法在计算时间上的比较,表明了该方法在计算效率上的优势.     

二维半空间声学伽辽金多极边界元法

为提高求解半空间声学问题的计算效率,将半空间格林公式引入到边界积分方程中,使用伽辽金多极边界元法求解了二维半空间声学问题。在求解半空间问题时,推导了伽辽金多极算法中矩阵向量乘积的实现过程;在求解系统线性方程组时,使用近似求逆方法对系统系数矩阵进行了预处理。数值计算结果表明：二维半空间点声源声辐射算例有效地验证了半空间伽辽金多极边界元法计算精度;与全空间镜像方法计算时间对比结果表明,半空间方法具有更高的计算效率;在求解经过近似求逆预处理的系统方程时,迭代步数显著减少了,加速了迭代求解器的收敛。最后,使用半空间的伽辽金多极边界元法求解了T形声屏障声散射问题。