统计能量法的原理及其在声学工程上的应用

简要阐述了统计能量法的概念和原理 ,将其与有限元法、边界元法进行了比较 ,说明其特点及应用范围 .以空调器为例 ,具体说明该方法在声学工程上的应用 .     

齿轮结构振动声学特性数值分析

交替运用结构有限元法与声学边界元法,对齿轮结构振动声学特性数值计算问题进行了研究。建立了齿轮结构三维有限元分析模型,通过频响分析计算,获得结构振动响应特性参数。以齿轮结构频响分析计算结果为声学边界条件,建立了齿轮三维边界元声学分析模型,并采用直接边界元法,对齿轮近场声学特性进行了计算,得到齿轮结构在简谐激励下的声辐射声压,为降低噪声提供理论依据。计算结果表明,所建立的振动和声辐射模型及算法是有效的。     

不同声学边界长空间内声场传播的相干模型

由于长空间的特殊空间尺寸,基于传统室内声学理论所假设的扩散声场分布规律和混响规律在长空间不完全适用.基于几何声学的虚源法可以对长空间的声场的传播进行研究.然而,虚源法建模忽略了长空间中声线在边界多次反射产生的干涉效应.在虚源法的基础上,通过对虚源之间的相干求和,考虑了多次反射形成的无限个虚源之间的干涉效应,并且将各不相同的边界阻抗率加入到模型中,实现了一种预测矩形长空间中声场的传播的复虚源模型.实验所用长空间的墙壁分别是密度板和吸声材料,以模拟不同的阻抗边界.实验采用衰减系数逾量描述数值模拟和实际测量的结果.实验证明了所提理论模型的有效性,所提理论模型的预测结果可以较好地模拟出不同边界长空间声场的衰减趋势,反映出不同频率的声波在长空间中的传播趋势,比基于声线法的软件ODEON的结果更接近实验结果.     

舰艇振动声学特性数值分析

交替运用结构有限元法与声学边界元法，对某型艇振动声学特性数值问题进行了研究，建立了全船三维有限元分析模型，通过频响分析计算，获得结构振动响应特性参数，以船体结构频响分析计算结果为声学边界条件，建立了全船三维边界无声学分析模型，并采用直接边界元法，对全船近场声学特性进行了计算，对比计算结果与实例数据表明，该计算方法是可行的，计算精度满足工程需要。     

页岩油气水力压裂的关键力学问题和数值计算方法

 论述了水力压裂过程中裂缝面内压力引起的岩石变形、裂缝的起裂和扩展、裂缝内流体的流动和流固耦合等关键力学问题,综述了用于模拟水力压裂的有限元法、扩展有限元法、边界元法、离散元法及其他相关数值计算方法的基本原理、研究进展和发展趋势,分析了各方法的优点及适用性。     

ATV技术在SF480型柴油机机体结构声辐射预测中的应用

结合有限元法(FEM)和边界元法(BEM),采用虚拟样机技术对内燃机噪声辐射的频域特性进行预测分析.其步骤为:用有限元软件ANSYS进行结构动态特性分析;建立机体、曲轴和连杆、活塞等组成整机多体动力学模型,求解传递给机体的各种激励力;采用声学分析软件SYSNOISE建立机体的边界元模型,分析其表面振动速度与声场间的声学传递向量(ATV).研究结果表明:在额定工况下,其机体裙部是主要噪声辐射部位;辐射声功率级较突出的峰值频率与整机固有频率基本对应,在中高频段其噪声辐射效率比低频段的高.     

内燃机整机结构修改的声学评价

为准确预测内燃机结构声辐射,并为设计提供对比研究方案,采用有限元法和边界元法(FEM/BEM)联合求解数值仿真技术,建立了一种四缸柴油机结构声辐射模型,得到了整机模态、表面振动速度、辐射声功率、声辐射比和测点声压的结果.在此基础上,探讨了4种结构修改方案的声辐射情况.主要声学量的对比表明,油底壳侧板波浪型设计、主轴承座横向螺钉连接及平衡架对噪声的减低有显著作用.     

基于NURBS边界元法的波浪荷载计算研究

应用基于NURBS的边界元法对船舶在波浪中的运动和荷载计算进行了研究.基于NURBS边界元法原理编制了相应的边界元法计算程序.对构建线性方程组的配点法和Galerkin法进行了比较,验证了两种方法的计算精度,结果表明Galerkin法计算结果的精度要好于配点法.使用基于NURBS的边界元法和频域三维移动脉动源格林函数,对一艘集装箱船在波浪中的运动和受到的波浪弯矩进行了计算,计算结果同已有的实验结果和数值计算结果符合良好.     

有限元-边界元耦合法在二维电磁场数值计算中的应用及优化措施

在二维电磁场数值分析中,有限元-边界元耦合法将有限元法与边界元法结合,可以同时发挥两种方法的优势．笔者在介绍有限元-边界元耦合法原理与算法的基础上,分别研究子域逼近有限元法、Mortar元法和并行计算与有限元-边界元耦合法结合使用分别为关心区域相对整体区域尺寸较小、求解区域中包含运动导体和大规模高自由度电磁问题的数值计算提供优化途径．     

城市声景观

简要叙述了一系列关于城市声景评价、模拟以及预测的综合研究，这些研究特别着眼于城市公共开放空间，其中声景评价重点研究各种声学、环境、社会、人口、心理、文化和行为因素对声景质量的影响，以及描述声景的主要因素，这部分研究主要建立在一系列在欧洲和中国进行的声景调查的基础上．发展了计算小尺度城市区域的声场模拟模型，包括基于声能的虚声源法、声线追踪法、radiosity法、声线追踪／radiosity综合法，以及城市声场可听化技术，然后利用这些模型对小尺度城市区域的声场基本特征以及建筑设计和城市规划的作用进行了分析．最后，运用人工神经网络技术以及序数逻辑回归技术，提出了一个预测声景质量的模型工具，其输入包括设计的空间和声源情况以及使用者的社会、人口及行为特点等．     

轿车车内空腔声学模态

阐述了轿车车内空腔声学模态,为了获取车内空腔的声学共鸣频率,提出了一种空腔声学模态试验方法,并对实车的声学模态试验结果与该车车内声学模态的有限元计算结果进行了比较,为车内空腔的低频噪声研究提供了参考。     

轮胎定型硫化机结构优化设计

针对轮胎定型硫化机设计中的实际工程需求，将结构有限元分析技术与优化方法相结合，以硫化机的主要部件横梁为例，研究了硫化机的结构拓扑优化设计和结构尺寸优化设计，讨论了其中的一些关键技术，包括应力和位移约束下连续体结构的拓扑优化、基于离散变量的结构优化设计和敏度分析，工程生产实际应用验证了所述方法的有效性。     

碟形橡胶准零刚度隔振器的设计和特性分析

设计了具有准零刚度(QZS)特性的碟形橡胶隔振器,并分析了其隔振特性.隔振器由负刚度元件碟形橡胶(内含钢材料的筋)与正刚度元件竖直橡胶柱并联组装而成.基于Abaqus有限元仿真分析,给出了隔振器在静平衡位置处出现零刚度时,碟形橡胶元件和竖直橡胶元件分别需要满足的构型和尺寸参数条件,得到了隔振器的回复力曲线,并用仅含三次的多项式进行了拟合.进一步,建立隔振系统动力学方程,基于谐波平衡法分析了系统的隔振特性,并与Abaqus动力学仿真分析进行对比,结果表明,碟形橡胶准零系统隔振性能明显优于相应的线性系统.     

基于现场可编程门阵列的电机控制器硬件在环测试

为实现电机控制器算法验证,提出了一种基于半实物仿真的新能源汽车电机控制器的测试平台设计方法.首先,在Simulink上搭建永磁同步电机矢量控制算法模型及故障诊断算法模型,并将代码下载到数字信号处理(digital signal process,DSP)电机控制板中.其次,搭建逆变器、永磁同步电机模型并下载到现场可编程门列阵(field programmable gate array,FPGA)板卡运行,连接DSP对电机控制算法进行测试.永磁同步电机模型可以作为该仿真平台中的电机模型,既可以是基于d-q 变换的永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)模型,也可以是基于有限元分析(finite element analysis,FEA)的PMSM模型.在硬件在环(hardware-in-loop,HIL)仿真平台上测试了控制器基本功能及逆变器开路和短路等故障模式,验证了控制器控制功能以及故障检测算法的可行性可见HIL仿真平台对电机控制器故障测试具有重要意义.     

异型卡式脚手架防坠落装置的设计与强度校验

针对现有的附着式升降脚手架防坠落装置存在的不足,根据脚手架的结构和安装位置,设计了一种基于速度控制的制动机构——异型卡式防坠落装置。该防坠落装置主要构件是异型卡子和多爪转子,异型卡子具有独特的形状结构。当脚手架慢速提升和下降时,多爪转子作逆时针或顺时针转动,而异型卡子仅小幅摆动;当脚手架急速坠落时,多爪转子与异型卡子互相卡死,防止架体坠落。为验证防坠落装置在升降脚手架坠落时的安全性能,对脚手架主要构件进行了有限元分析与强度校验,结果证明所设计的防坠装置主要构件的强度满足施工需要。     

钻柱中换能器声波信号传输特性实验研究

利用声波通过钻柱传输井下信息,具有得天独厚的信道条件,但是声波在钻柱中的传播特性还没有得到充分的研究,尤其是贴近工程应用的实验研究。依托低频宽带换能器建立了测试声波在钻柱信道中传输的实验装置,基于该装置对换能器声波信号的传输特性进行了实验研究及分析。结果表明:随着换能器激励电压的增大接收信号幅值呈现增大趋势,当电压大于130 V时接收信号幅值趋近饱和。理论和实验分析得到的频域特性均表现出明显的梳状滤波特性;但具体通阻带分布和结构形式存在差异,实际钻柱信道的频域特性更为复杂。由于换能器非线性特性和钻柱信道频带特性共同作用,对于实验用低频宽带换能器,选取3 100 Hz以内频率,并结合正交频分复用编码技术可极大增强声波传输的速率和适用性。     

QA95—630型钢坯剪切机焊接机身的有限元分析

建立了ＱＡ９５－６３０型钢坯剪切机焊接机身的力学模型,利用有限元分析软件Ｓｕｐｅｒ－ＳＡＰ对机身进行网格划分和有限元分析,输出应力数表、位移数表、等应力线图和等位移线图等结果,以帮助设计人员对机身进行校核、改进或重新设计。     

考虑胎圈/轮辋接触的子午线轮胎三维有限元分析

近10多年来,有限元方法被越来越多的应用于轮胎设计过程,进行参数化研究,从而减少轮胎发展周期,甚至可以替代一定的轮胎测试.文中轮胎的材料非线性、几何非线性及接触非线性的有限元分析,着重研究了胎圈与轮辋接触面的应力分布.此外,要优化钢丝圈面积以提高耐久性,改进整个轮胎的设计以达到预期的疲劳寿命,必须准确掌握轮胎与轮辋之间的接触压力状态.     

Tiny MEMS-Based Pressure Sensors in the Measurement of Intracranial Pressure

This study presents a tiny pressure sensor which is used to measure the Intracranial Pressure （ICP）. The sensor is based on the piezoresistive effect. The piezoresistive pressure sensor is simulated and designed by using nonlinear programming optimizing and Finite Element Analysis （FEA） tools. Two kinds of sensor sizes are designed in the case of childhood and adult. The sensors are fabricated by Microelectro Mechanical Systems （MEMS） process. The test results yield sensitivities of 1.033x 10-2 mV/kPa for the childhood type detection and 1.257x 10-2 mV/kPa for the adult detection with sensor chip sizes of 0.40x0.40 mm2 and 0.50x0.50 mm2, respectively. A novel method for measuring ICP is proposed because of the tiny sizes. Furthermore, relative errors for sensitivity of pressure sensors are limited within 4.76%. Minimum Detectable Pressure （MDP） reaches 128.4 Pa in average.