基于响应面方法的叶栅摆动装置有限元模型修正

为提高叶栅摆动装置模态分析与模态试验的相关性,使用响应面方法对有限元模型多个参数进行优化,实现模型修正。首先使用有限元模型进行模态分析,提取整体模态;其次,采用移动传感器方法对大型装配体进行整体模态试验,通过模态判据准则检验模态试验结果、模态参与因子确定主要整体模态;再次,基于有限元模型误差分析,确定对主要部件分别采用不同材料修正参数,通过中心复合试验设计确定样本空间,使用多目标响应面方法对样本进行回归分析,在回归分析的响应面内对待修正参数进行非线性约束优化,得到最优解;最后,使用修正参数重新进行模态分析实现模型确认,并进行动力学计算,与实际测试结果对比。结果表明,修正后的模态分析与模态试验结果相关性提高,前三阶整体模态频率误差均值由9.71%减小至0.73%,振型相关性由0.74提升至0.89。     

基于预试验分析的复杂箱体结构试验模态研究

论述了预试验分析原理和模态测试理论,在此基础上,以某型复杂变速箱箱体为研究对象,建立其有限元模型,进行预试验分析,优化结构模态试验的响应测点数目及位置、激励位置及方向;并进行了锤击模态试验,识别出表征箱体动力学特性的各阶模态参数;通过分析试验所得频响函数和模态置信判据准则(MAC),与预试验分析进行比较,结果表明预试验确定的测点和激励点是合理的,模态试验所识别模态参数是可信的.     

城市轨道交通箱梁中高频导波特性分析

采用传统有限元法、波导有限元法结合现场锤击试验研究了城市轨道交通混凝土箱梁的中高频振动特性,分析了箱梁中导波的频散特性及其对箱梁中高频振动特性的影响。以广州地铁四号线30 m混凝土简支箱梁为研究对象,开展了现场锤击试验;使用传统有限元软件ANSYS建立了箱梁的有限元模型,并通过对比箱梁导纳计算结果和实测结果验证了有限元模型的可靠性;使用Matlab编程对箱梁进行波导有限元分析,得到了箱梁中导波的频散特性和导波模态,并讨论了引起箱梁中高频振动峰值的导波类型。研究结果表明:顶板导纳的优势频段约为80～120 Hz,底板导纳的优势频段约为60～120 Hz;在120 Hz以内,箱梁中共出现了9种导波模态,其中竖向弯曲波E和H是引起箱梁中高频振动峰值的主要导波类型。     

车辆驾驶室内噪声仿真及低频降噪处理

首先建立车辆驾驶室白车身有限元模型并进行自由模态分析,通过与模态试验结果的对比进行模型修正,控制前8阶固有频率偏差在3%以内;其次建立结构-声场耦合有限元模型,计算两种试验工况下结构激励引起的内声场声压,计算结果与试验测试结果有较高的一致性,验证方法和模型的准确性;最后在低频段分析驾驶室面板声压贡献量,采用添加自由阻尼层的方法对驾驶室进行降噪处理,计算表明取得了良好的降噪效果。     

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。     

基于环境激励的钢管混凝土拱桥工作模态识别及修正

为了对已经运营多年的钢管混凝土拱桥结构的抗震性能进行验算和评估,以一座钢管混凝土拱桥的实际工程为例,建立其用于抗震分析的初始有限元动力模型,利用设置在拱桥上的健康监测系统,在环境激励下,采用FDD法对实际结构的工作模态进行识别,依据识别结果采用零阶近似法对初始有限元模型进行了修正。通过模态识别到模型修正的途径,可以将健康监测系统与抗震分析联系起来,为抗震分析提供一个基于实际状态的更为准确的动力分析模型。结果表明:FDD法可以准确识别出钢管混凝土拱桥的前5阶模态,具有良好的识别效果;主拱肋、稳定拱、吊杆、横撑和主梁所对应的材料特征值在修正前后的变化量为8。77%~10。21%,对结构动力特性有显著的影响;采用零阶近似法对模型进行修正后可以得到满意的结果,计算频率与实测频率的误差可缩小至0。11%~3。76%,修正后的模型能更为准确的体现实际状况,从而可以对已运营多年的桥梁结构做进一步抗震验算和评估。     

基于刚性模型与气弹模型风洞试验对比的塔式定日镜风振响应研究

塔式定日镜是塔式太阳能光热发电站中重要的聚光设备,设计时控制荷载为风荷载。通过ANSYS有限元软件建立塔式定日镜结构的有限元模型,经过模态分析可知结构频率分布比较密集,风攻角的改变对定日镜结构的低阶模态影响不大。基于刚性模型测压风洞试验,对塔式定日镜进行风振响应有限元分析,并进行气弹模型测振试验,两者的误差在10%以内。根据有限元分析和气弹模型测振试验的结果可知,影响结构风振的模态主要是前3阶,主檩条端部位置的位移响应最大。结构设计时风振系数建议取为1.57。     

利用振动数据识别极坐标各向异性圆板动刚度

系统地描述了利用模态分析和有限元分析相结合来识别极坐标各向异性圆板动刚度的方法。该方法取决于: (1) 正确的有限元模型; (2) 可靠的实验模态分析数据和正确的相关准则; (3)快速又稳健的估算方法。      

客车车内降噪设计

首先针对某型客车建立了汽车车身结构的有限元模型,对建立的模型进行了有限元模态分析;通过比较计算得出的模态数据和实车试验得出的模态数据,验证了该车身结构有限元模型的正确性。基于模态分析的结果,提出了车身减振降噪的改进方案, 在车身模型上对结构进行了改进并且对改进前后的车内噪声进行分析。分析结果表明,该改进方案能有效降低车内的低频噪声。     

客车车内降噪设计

首先针对某型客车建立了汽车车身结构的有限元模型,对建立的模型进行了有限元模态分析;通过比较计算得出的模态数据和实车试验得出的模态数据,验证了该车身结构有限元模型的正确性。基于模态分析的结果,提出了车身减振降噪的改进方案, 在车身模型上对结构进行了改进并且对改进前后的车内噪声进行分析。分析结果表明,该改进方案能有效降低车内的低频噪声。     

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.     

Acoustic boundary element eigenproblem with sound absorption and its solution using Lanczos algorithm

A damped system eigenvalue analysis of acoustical cavities using the boundary element method is presented. The acoustic boundary element eigenproblem formulation found in the literature is extended to include sound absorption in acoustical cavities. A dissipative term is included in the eigenvalue matrix equation to account for boundary absorption. The resulting damped system eigenvalue problem is solved using a new Lanczos subspace algorithm for quadratic eigenproblems. Since the boundary element matrices are unsym-metric, the Lanczos algorithm presented is in its most general form for unsymmetric quadratic eigenprob-lems. Examples are presented to show the application of the method in computing the eigenfrequencies of acoustic cavities with sound absorption.     

3 t 叉车驾驶室声场特性分析

建立3 t叉车驾驶室的三维有限元模型,进行结构模态分析;再建立驾驶室声学有限元模型,进行声学模态分析,初步了解驾驶室的声场。对驾驶室进行谐响应分析,得到位移响应,为后续声场提供边界条件。用有限元法进行驾驶室内部声学特性研究,对驾驶员耳旁声压进行分析,得出驾驶室内声场的声学特性。在计算出场点声压频率响应的基础上,在峰值频率处进行面板贡献量分析,找出产生峰值声压的主要来源,为降低驾驶室内噪声提供依据。     

黄麻纤维毡吸声模型构建与试验验证

为更好地指导黄麻纤维毡的产品设计与应用,开展基于JCA吸声模型的黄麻纤维毡声学有限元模型构建与验证研究。利用阻抗管测取黄麻纤维毡吸声系数,并辨识出用JCA吸声模型表征的黄麻纤维毡相关物理特征参数,基于所建立黄麻纤维毡声学有限元模型获取其吸声系数和声压、声能分布。研究表明,黄麻纤维毡在高频率范围内具有较好吸声性能,其在中、低频范围内的吸声系数随频率的增加近似呈线性增加;JCA吸声模型能较好描述黄麻纤维毡吸声性能;基于COMSOL软件所建立黄麻纤维毡声学有限元模型是可靠的,可用于植物纤维材料吸声性能的仿真分析。     

齿轮泵声辐射性能仿真分析与结构优化

在软件Hypermesh中建立齿轮泵结构有限元模型,提取其结构模态;在软件LMS. Virtual. Lab中,结合齿轮泵的模态,得出泵体模态的频率响应和节点加速度;在声学边界元模块中,利用直接边界元法计算标准场点处的声学响应;分析得出泵的声辐射性能与其模态振型相关,提出结构改进方案,以改善模态振型,从而降低泵的辐射噪声。     

基于FEM/BEM法的模拟舱室结构声辐射仿真与试验

针对机舱结构辐射噪声问题,基于有限元/边界元法,对模拟舱室结构进行辐射声场仿真与试验。首先建立模拟舱室结构的有限元模型,对模拟舱室结构进行模态试验,将仿真计算与模态试验进行对比,验证了有限元模型的正确性。然后进行模拟舱室结构的声辐射试验,得到模拟舱室结构内部的声压频响特性。最后在ANSYS中对模拟舱室结构进行瞬态响应计算,将结构受节点力激励的响应导入Virtual Lab中,采用间接边界元法计算空腔结构内部的辐射声场。仿真与试验有较好的一致性,表明该方法是正确、可行的。     

双层介质声传播问题的标准解及有限元解

文章通过双层介质中的声传播问题,研究了有限元方法在水下声场计算中的应用。基于传统的Galerkin方法推导出水下声场的有限元方程,采用四节点四边形单元离散求解物理域,可选择辐射边界条件、DtN (Dirichletto Neumann)非局部算子、完美匹配层来处理出射声场,得到有限元解。为了验证该有限元模型,需要高精度的参考解。水平不变均匀介质中的声传播问题存在解析解,但双层介质问题不存在解析解。因此,对于双层介质声传播问题,使用波数积分法推导出标准解。分别考虑了有限深度和无限深度双层介质两种情况,并进行了数值模拟。数值结果表明,文章所提的有限元模型与参考解非常吻合。此外,还发现当某号简正波的本征值非常接近割线时,简正波模型KRAKEN难以准确计算该号简正波的本征值,从而声场计算结果存在明显误差;但是有限元方法不需要计算本征值,所以当KRAKEN模型出现此类问题时,有限元方法仍能给出准确的声场计算结果,表明有限元方法在普适性方面优于简正波方法。     

水中板声辐射的声功率模态分析

由于水中结构的振动声辐射要考虑流体加载效应,因此水中结构声辐射的模态分析也与空气中的有所不同。基于辐射声功率的二次型表达式,采用有限元和Rayleigh积分耦合方法,对板结构的水下声功率模态进行了计算分析研究,通过辐射效率、模态振型和辐射声功率等探讨了其特点。结果表明以激励力为变量、考虑了结构阻抗的水下声功率模态具有各阶模态声辐射独立、低频时前几阶模态(特别是第1阶模态)的声辐射占主导地位、模态辐射效率峰值和模态振型物理意义清楚等特点,在水下结构振动声辐射的分析和控制方面有一定实用价值。     

基于快速多极子边界元法的齿轮箱声场分析

齿轮箱是广泛应用的工程机械零部件,准确地模拟其辐射声场对后续的降噪优化设计有着重要作用。边界元方法非常适合分析此类无限域下的声辐射问题。但传统边界元方法有着计算效率低、内存占用高的缺点。该研究发展了宽频的快速多极子边界元方法,并运用该方法计算了齿轮箱在特定频率下的场点声压以及辐射声场。通过对比商用软件的分析结果,验证了所提快速边界元方法的准确性。此外,运用多核并行计算方法,对计算量较大的扫频分析进行加速计算,最终快速、准确地获取了齿轮箱辐射声场的扫频结果。     

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。