钢铝结构连接耦合损耗因子计算方法研究

统计能量法已广泛用于解决高频振动与噪声问题,耦合损耗因子是其关键参数之一。研究基于统计能量法、有限元法和功率输入法,提出一种钢铝连接耦合损耗因子数值计算方法,并运用MATLAB编写了计算软件。通过对含过渡接头的T型连接结构进行数值和实验研究,验证了该法的可靠性。这对提高钢铝混合结构的噪声预报精度及指导其结构声学设计具有重要意义。     

滚动轴承支承的齿轮传动轴-板耦合结构功率流传递特性研究

针对影响机械设备整机工作性能的齿轮箱系统动态特性,通过对齿轮箱系统振动噪声的产生机理及传递路径分析,建立轴系传动系统中典型组合结构—板-滚动轴承-齿轮轴-滚动轴承-板耦合系统的动力学模型,并应用子结构导纳法推导计算通过滚动轴承传递到箱板振动功率流的模态解。考虑到模态解的模态密集性,据统计能量分析原理,研究齿轮轴-滚动轴承-板耦合结构的耦合损耗因子的估算方法,统计能量分析与模态解的结果显示,吻合性较好。对振动能量通过滚动轴承传递的特性及影响因素进行研究分析,为齿轮箱系统减振降噪设计提供理论依据。     

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。     

列车白车身损耗因子试验研究

对7m长高铁车厢白车身划分子系统,根据能量平衡方程确立子系统总损耗因子、内损耗因子和耦合损耗因子的关系,通过测量总损耗因子和能量比可以直接计算内损耗因子和耦合损耗因子。为了准确测量总损耗因子,计算中采用Hilbert变换求瞬态信号对数衰减率的方法,其创新点在于不需要测量输入功率就可以得到完整方程并获得统计能量分析参数。内损耗因子和耦合损耗因子的计算结果可以为建立车厢能量统计模型提供数据参考。     

材料物性热效应对统计能量分析参数的影响

高温环境会引起系统的统计能量分析参数发生变化,原因之一是温度改变了材料物性。为建立计及材料物性热效应的统计能量分析模型,有必要先研究材料物性热效应对统计能量分析参数的影响。针对四周简支的L形折板结构,在一板上施加雨流载荷(rain-on-the-roof),计及材料物性热效应,基于能量流模型分析得到子结构不同温度下对应于特定模态群的载荷的平均输入功率及各子系统的平均振动能量,再基于PIM理论分析得到由内损耗因子、耦合损耗因子与频带中心频率的乘积定义的参数:内损耗系数、耦合损耗系数。研究结果表明:整体模态密度、雨流载荷的平均输入功率与板材面内弹模随温度的变化趋势相反;内损耗系数、耦合损耗系数与板材面内弹模随温度的变化趋势相同。     

船舶机械设备联接处非保守耦合损耗因子的研究

联接部位传递力、能量和功率，也会把振动能量变成声和热耗散能量，非保守耦合损耗因子是表征这种耦合系统间能量传递特征的重要参数。运用统计能量分析方法分析联结部位的功率流及功率在该处的损耗和传递，建立结构总体SEA模型，根据结构功率平衡方程，推导出非保守耦合损耗因子的计算公式。文章基于这些，对一个实际机械设备联接部位计算例子，进行了仿真数值计算与分析，提出了一些有工程应用价值的结论。     

电磁场下颗粒阻尼动态特性试验研究

利用稳态能量流法对直流电磁场作用下颗粒阻尼器的阻尼特性进行了试验研究。试验结果表明:在一定振动情况下,通过施加直流电磁场的方法,可以改变颗粒阻尼器阻尼性能;在较低振动加速度幅值(32.5 m/s~2)下,颗粒体产生的损耗功率和损耗因子随电流强度的增强而减小;当振动加速度增大到32.5 m/s~2后,损耗功率和损耗因子会随电流强度的增强而增大。阻尼颗粒的有效质量随激励幅值的增加呈先平缓再降低的趋势,且电流强度的变化对有效质量影响较小。     

考虑裂纹表面摩擦阻尼的振动疲劳裂纹扩展分析

以含表面裂纹悬臂梁为研究对象,研究了裂纹面摩擦效应对裂纹疲劳扩展的影响。分析时,用双线性弹簧描述裂纹呼吸行为,用Galerkin方法把呼吸裂纹梁简化为单自由度系统,基于Coulomb摩擦模型和能量耗散理论推导了摩擦阻尼损耗因子,运用广义的Forman方程模拟疲劳裂纹扩展,通过振动分析与裂纹扩展计算同步进行的方法考虑振动与疲劳的耦合效应,探讨了摩擦阻尼对裂纹梁疲劳裂纹扩展寿命的影响。结论表明,摩擦阻尼损耗因子随裂纹扩展呈单调递增趋势,摩擦阻尼对振动疲劳裂纹扩展的影响不容忽视     

基于区间摄动法的不确定结构高频动响应预示

统计能量分析是目前航空航天、汽车、船舶和核能等领域解决高频段振动及噪声问题的有效方法之一。考虑稳态统计能量分析模型中损耗因子和外载荷的不确定性,将带有测量误差的内损耗因子和耦合损耗因子等参数以区间变量形式表示。提出基于区间摄动方法的不确定结构高频段动响应预示方法,给出每个统计能量分析子系统总能量区间的计算步骤及方法,揭示损耗因子和外载荷测量误差对稳态响应预示结果的影响规律,通过对两块复合板结构的实验验证了理论的合理性和有效性。     

复杂耦合动力系统振动响应的统计估计方法研究

复杂耦合动力系统是一种常见的工程力学系统,分析了复杂耦合动力系统振动响应的统计估计问题.首先通过动态系统的统计能量分析(SEA)方程,应用扰动法推导随机系统的能量平衡方程,进而推导复杂耦合系统响应的统计估计公式.在分析复杂耦合系统的响应统计估计时,重点分析各种形式激励对系统响应统计估计的影响以及载荷参数的确定方法.分析表明,相互独立的载荷作用是相关载荷作用时的一种特殊情况,它们可以应用统一的计算公式来表达.根据建立的响应统计估计方法,设计了相应的试验件,验证其正确性,试验结果表明,应用该推导得到的理论公式,系统响应的相对偏差能有效的减小,得到的能量平均值能够与试验值较好地吻合.     

利用子空间法识别统计能量分析参数

利用统计能量分析进行高频动力学环境响应预示的关键步骤之一是确定可靠的统计能量分析参数。该文研究了基于子空间的统计能量分析一阶功率流模型辨识和模型修正理论,基于多变量输出误差状态空间(MOESP)算法和约束优化思想,提出一种利用子空间法识别统计能量分析参数的新方法。通过算例对该方法进行了仿真验证,结果表明方法可行并具有较好的抗噪性能。最后,对L 型板结构进行了实验统计能量分析,比较了子空间方法和功率输入法结果,两者吻合很好,从而进一步验证了子空间方法的正确性。该文验证了利用瞬态时域数据进行统计能量分析模型修正和参数识别的可行性,也是对实验统计能量分析的补充和发展。     

基于DFM/FEM铝蜂窝夹层结构耦合损耗因子预测

在使用统计能量分析对复杂的蜂窝夹层结构进行高频动力学响应预示的关键环节之一在于准确估算耦合损耗因子。本文研究应用对偶模态/有限元法（DFM/FEM）估算铝蜂窝夹层结构之间的耦合损耗因子,通过算例对该方法进行仿真验证,结果表明,该方法可行且高效准确。最后对L型耦合铝蜂窝夹层板结构进行振动实验,并使用功率输入法辨识试件间的耦合损耗因子,比较功率输入和和对偶模态/有限元法结果,两者一致性好,进一步验证了对偶模态/有限元法估算铝蜂窝夹层板系统耦合损耗因子的可行性,扩展了统计能量分析在复杂结构上的应用。     

基于OKID的损耗因子辨识方法研究

提出了利用观测器/卡尔曼滤波辨识(OKID)方法辨识系统的最小阶功率流模型.首先直接由测量的输入功率和能量的时域数据辨识功率流系统的Markov参数,然后利用特征系统实现算法得到功率流模型的最小实现.同时对统计能量分析模型修正方法进行了改进,将初始模型子系统间的耦合信息作为附加约束条件,并根据约束最优化思想寻求初始损耗因子相对误差矩阵的最小范数解,进一步可得到辨识的损耗因子参数.通过5子系统结构的实例仿真分析,验证了OKID功率流模型辨识方法可行并具有很好的抗噪性能;与传统SEA模型修正算法相比,改进方法对初始SEA模型有更好的适应性,修正参数更好地保持了物理意义.研究的辨识方法可有效提高内损耗因子和耦合损耗因子的实验辨识精度,扩展实验SEA参数识别的工程应用范围.     

基于统计能量法的变速箱振动特性研究

应用统计能量分析方法对变速箱结构进行高频振动特性的分析。通过有限元计算得到1/3倍频程频带内的模态数目,确定适合统计能量分析的频率范围。研究复杂结构等效质量的试验方法,测量得到两个子系统的等效质量、内损耗因子和耦合损耗因子。结合测量结果,在VA One中建立统计能量分析模型,计算得到随机激励力作用下的振动响应,并与试验测量结果进行对比,验证结果表明所建模型是正确且有效的。运用所建立的变速箱SEA模型计算在实际工作激励下的振动响应。结果表明统计能量分析方法可以有效地对复杂结构的高频振动特性进行分析。     

复杂耦合系统的统计能量分析及其应用

文章综合导纳分析法、经典统计能量分析方法和经典功率流理论的各自优点，提出适合复杂耦合系统的统计能量分析方法，为研究实际机械结构之间的振动传递规律、复杂机械系统的声辐射特性提供理论依据，为实际工程结构的振动隔离、噪声治理提供理论指导。文章首次提出统计能量分析参数必须统一定义，将影响实际机械结构相互之间能量传递的若干要素各自分离，并引入相应的参数分别开展研究。利用理论研究的成果，发展后的统计能量分析首次应用于水下航行器振动和噪声特性分析，预报了水下航行器的振动传递规律和辐射噪声级。理论分析与实验测试结果符合较     

玻璃纤维增强塑料夹层板振动能量流可视化研究

为探索复合材料结构在外部激励作用下的振动能量传递及分布特性,基于结构声强法对玻璃纤维增强塑料夹层板的振动能量可视化技术进行了研究。基于结构声强概念,结合复合材料结构层合理论推导了玻璃纤维增强塑料夹层板的结构声强解析表达式;给出了基于有限元数值方法的结构声强可视化计算实现流程,利用Python和Matlab语言编写了相应计算程序;接着从固有频率、振型及结构声强矢量三个方面验证了所提出可视化程序的有效性;以玻璃纤维增强塑料夹层板为例,利用结构声强技术提供的图形信息实现了激励源定位及振动能量传递特性的可视化分析;最后提取了剪切分量、扭转分量和弯曲分量对结构声强矢量的贡献情况,直观展示了剪切分量在振动能量传递过程中的决定性作用。