利用计算机仿真技术进行汽车声学特性分析

运用CAE技术对一卡车乘员室进行模态和噪声分析,发现声压响应峰值所对应的频率,使后期的结构优化更有针对性.具体计算声压响应时,首先应用有限元法计算车身结构在路面激励下的频率响应,然后将计算所得的结构壁板速度响应作为内部声腔的边界条件,并采用边界元法计算了乘员室内驾驶员耳部的声压响应.     

车身阻尼材料的布置优化方法

通过建立车身的声-固耦合有限元模型,分析了车身在低频段的声压频响函数,截取了20~200Hz范围内的4个主要峰值频率以分析壁板贡献度;对车身地板的阻尼材料敷设位置进行优化,并以阻尼材料的厚度为设计变量,以阻尼材料的总质量最小为目标,将Kriging近似建模技术与粒子群算法相结合对车身地板的阻尼材料敷设厚度进行优化,提出了一种基于壁板贡献度的分析方法和基于改进的粒子群优化算法的车内阻尼材料布置优化方法.结果表明,在保证车内峰值声压不增大的情况下,采用所提优化方法能够达到阻尼材料质量降低52.0%的效果,并通过简易车身装置的实验验证了优化方法的有效性.     

基于ATV技术的铝合金地铁车体壁板声学贡献度分析

地铁车辆车体壁板振动辐射形成车内结构噪声,直接影响旅客乘坐舒适性.分析车体壁板声学贡献度可以确定对车内噪声影响较大的壁板位置,进而针对性地修改车体壁板结构,以改善车体壁板振动特性、降低车内结构噪声.运用声传递向量(ATV)技术分析了铝合金A型地铁车辆车体壁板的声学贡献度,确定了影响车内结构噪声较大的壁板位置.     

基于可拓学与仿生学的板壳结构设计

为了使板壳结构具有轻量化、高承载能力,运用仿生学和可拓学对板壳结构进行优化设计;通过将仿生学和可拓学相结合,构建生物耦合分析的可拓模型;运用该可拓模型对蝉翼结构进行分析,得到蝉翼承载能力的可拓模型,然后运用层次分析法构建生物耦元贡献度判断矩阵;经过计算,将承载功能贡献度最大的翅脉结构耦元作为主耦元进行仿生设计,得到新型仿蝉翼板壳结构;最后运用Workbench仿真软件对新型仿蝉翼板壳结构进行静力学分析,将仿真分析结果与传统型板壳结构分析结果进行比较。结果表明,在相同边界条件下,新型仿蝉翼板壳结构质量减小5.06%,应力减小15.83%。     

弹性长方体封闭结构腔声辐射建模与分析

基于Dowell的结构-声耦合理论、瑞利积分和声波透射理论,由各阶声压模态对应的声压振幅响应和各阶板模态对应的速度振幅响应公式推导出了由6块四边简支弹性板构成的封闭矩形腔外的辐射和透射声场解析解.在此基础上论述了声场的物理特性,并指出腔体外的声场主要为辐射声场.为进一步验证结果的正确性,运用有限元法计算腔体内的声模态和弹性板的振动模态及其耦合系数,结合边界元法计算出腔体外的声压响应,并将此数值仿真结果与解析结果进行比较,验证了理论推导的正确性.     

基于颗粒阻尼的封闭空腔场点降噪研究

提出应用颗粒阻尼进行封闭空腔目标场点的降噪处理的方法,对薄钢板焊接而成的形似乘用车的封闭空腔进行板件贡献量分析,找到了对空腔内目标场点的峰值声压贡献量最大的板件,并通过粘贴某型颗粒阻尼器的方法对目标场点的声压进行了优化.对颗粒阻尼器粘贴在封闭空腔不同位置的目标场点声压进行实验比较,验证了板件贡献量分析的正确性;对封闭空腔上添加颗粒阻尼器容器、与颗粒阻尼器质量相同的附加质量和颗粒阻尼器三种情况的场点声压进行实验对比,并分析了颗粒阻尼对封闭空腔内目标场点声压的影响;最后通过实验与仿真数据对比的方法,验证了颗粒阻尼器的阻尼损耗因子在仿真计算中的应用方法.     

驾驶室结构噪声优化设计

文章以某卡车驾驶室为研究对象,分别建立了驾驶室结构、声学以及声固耦合有限元模型,并对模型准确性进行了试验验证;基于建立的声固耦合有限元模型,进行了驾驶室内部场点声压响应计算和峰值频率点面板声学贡献量以及结构模态参与因子的计算;基于计算结果以及模态应变能的叠加来确定需要优化的面板和车身板件进行阻尼处理的位置。通过阻尼优化,驾驶室内150Hz峰值声压降低了5.31dB。     

高速列车车内“声振”特性试验

为分析高速列车车内低频噪声主要来源,利用振动声辐射理论研究了车内声场特性与内饰板振动的关系.实验室半实物试验结果表明,内饰板振动和车内声场耦合响应特性在空气声和结构声传播过程中具有普遍适用性.应用该方法对某高速列车不同速度级、明线和隧道运行条件下的车内噪声特性进行分析.结果表明,列车运行速度越高,内饰板低频振动幅值增加越显著,这导致车内低频噪声的峰值更加突出.对于350km·h~(-1)速度工况,明线工况的低频噪声峰值主要来源于地板结构声辐射,而隧道环境下的噪声增加主要来源于侧墙和车顶结构的声辐射,并对各面板贡献度进行了定量化计算.最后,用工况噪声传递路径分析(OTPA)方法开展了噪声源贡献度定量化计算,结果表明,气动噪声所占比重最大,但振动激励的总和达60%,尤其是160Hz的峰值频率处,风机振动激励的贡献度最大.     

基于壁板声学贡献分析的轿车乘员室声场降噪研究

提出了一种轿车乘员室声场整体声学特性的改善方法.对现有的壁板声学贡献分析方法进行改进,采用了新的参数"声学贡献和"与"声场总贡献"来分析和衡量车身板件对乘员室声压响应的声学贡献,建立了针对多场点多响应峰值的乘员室声场降噪的方法,并以某型轿车为例详细阐述了该方法的使用情况,确定出车身板件上最佳的阻尼层贴附位置.结果表明,所提出的方法不仅使得乘员室声场取得了显著的降噪效果,而且明显降低了用于减振降噪的附加质量的使用量,有利于车身轻量化.     

考虑碰撞安全性的电动客车车身截面尺寸优化

针对承载式车身结构的客车在正面碰撞中安全性较差的问题,结合有限元网格变形技术对客车前端管梁结构进行碰撞安全性和轻量化多目标优化设计。建立了客车碰撞分析有限元模型并对碰撞后的评价指标进行了分析,选取了在正面碰撞中吸能量占比较大的管梁结构作为优化区域,以选取出的管梁截面的长度、宽度和厚度作为设计变量,引入驾驶舱4个关键位置的侵入量、前端结构的吸能量、峰值侵入速度和设计区域总质量作为优化响应,通过灵敏度分析得到各设计变量对优化响应的贡献度值,基于熵权法和TOPSIS综合权重方法,筛选出对优化响应综合贡献度较高的设计变量,最后结合拉丁超立方实验设计、响应面法(RSM)和NSGA-Ⅱ算法对客车前部区域结构进行了多目标优化,研究结果表明：多目标优化后,驾驶员胸部生存空间提升6.28%,腿部生存空间提升9.7%,选取点峰值侵入速度降低6.1%,客车前端吸能结构吸能量提升8.3%,同时实现客车前端结构质量减轻15.187kg,减重率为6.58%。     

二维海洋波导中Helmholtz方程外问题数值解的有限元方法

研究了二维海洋波导中声波与散射体相互作用的问题.基于伽辽金变分原理和DtN映射方法,发展了这类声散射问题的一种有限元数值求解方法,提出了有效的数值实现手段.考察了海洋波导中声波与散射体相互作用的回声结构特性,包括海洋界面的多重反射效应对回声结构特性的影响.数值计算结果表明,所建立的有限元理论方法是有效和实用的,而且数值实现速度较快.     

利用边界元法计算无界声场中结构体声辐射

建立了无界声场中结构体声辐射的边界元数学模型 .计算中以八节点曲边四边形等参元模拟结构体表面 .利用复合亥姆霍兹积分方程解决了边界元方法在计算声学外问题时解的不唯一现象 .同时利用正则化关系式将复合亥姆霍兹积分方程中的超奇异数值积分转化为弱奇异数值积分 .最后以脉动球和振荡球声辐射为例 ,验证了数值计算结果 ,表明利用边界元方法计算声学外问题时必须考虑解的不唯一问题     

应用有限元模型预测刚性界面房间声场

给出了应用有限元法（FEM）预测刚性房间声传输函数和声脉冲响应涵数的计算模型,并以矩形房间为例详细讨论了有关细节,本文所讨论的计算模型可以真实地反映房间内不同的声源点,接收点位置上的声压频谱特性和脉冲响应时间结构。     

瞬态声场特性的时域边界元分析和实验研究

本文利用时域边界元技术从理论和实验上讨论结构振动表面的声辐射特性.由于此法是在时间域内分析声振关系,既可以计算稳态声场特性,又可以计算瞬态声辐射规律,为工程实际问题的理论研究提供一种新的声场预报手段.     

基于逆边界元法的内燃机噪声源识别方法

对内燃机复杂噪声源进行识别和排序是内燃机噪声控制的关键．基于逆边界元法（IBEM）的噪声源识别技术,利用边界元法建立了声场与结构表面振动速度之间的声学传递向量（ATV）．将常规的声压测量作为输入数据,在逆向数值计算方法的基础上能够精确地重构出结构表面法向振动速度,进而获得源面详细的振声特征信息．针对某轿车柴油机,测试了额定工况下近场144个场点声压,应用该方法在发火频率点处,重构出了柴油机表面法向振动速度分布．通过对比预测和实测声场点声压,验证了该方法的有效性．在噪声面板贡献量分析的基础上,对该柴油机各功能部件的噪声贡献量进行了排序,并得知额定工况下该柴油机的机体裙部是主要的噪声辐射部位．应用实例说明了该方法对复杂噪声源识别易于实施。具有更广的工程适应性．     

加权有限元法

本文提出了一种加权有限元法。该法利用加权矩阵[W_(s×s)~((n))]和加权因子λ提高粗分单元网格所相应的解的精度。     

有限元法罚单元中的内外边界元方法

论证了边界元法及如何应用有限元法罚单元中的内、外边界法计算已知位移(变形)反求载荷(反力)类问题。它为工程界处理复杂的边界条件问题提供了一简单可行的方案。     

p－形式有限元法

应用微分几何语言，给计算０～３－形式物理量的ｐ－形式有限元法作了一般性的定义，并导出了１～３－形式的线性插值基函数。     

随机振动声辐射计算的三次B样条插值的统计边界元法

基于三次B样条插值的统计边界元法,对随机振动结构声辐射的计算进行了研究。以随机振动球作为算例,计算了其在表面振速功率谱密度函数分布已知情况下的随机声场,计算结果与理论解比较表明：即使在边界是剖分比较粗的情况下,利用该方法计算随机振动结构声辐射问题在相当宽的振动频率范围内,也能给出良好的计算精度。     

基于六节点三角形单元优化虚单元法

选取六节点三角形单元优化了虚单元法,弥补了三节点单元求解的自由面是折线的不足,同时解决了等参四边形单元难以寻找节点移动路径的问题.此外,在计算程序中引入节点相关次数矩阵,实现了对虚单元法的进一步优化,提高了计算效率和计算精度.与等效渗透系数法计算结果分别同电模拟试验解比较表明,本文方法在大网格单元划分下仍能得到准确且连续光滑的自由面曲线,计算精度没有因单元数量的减少而降低;在相同的精度条件下,计算效率较三节点单元提高.