基于边光滑有限元法的二维CLD弹性空腔建模及声振特性分析

由于色散误差和单元离散的影响,传统有限元法在分析弹性空腔中高频声振特性时计算效率和计算精度较差。本文采用边光滑有限元法建立空腔的声场模型,并利用GHM模型模拟粘弹性材料,考虑弹性空腔、CLD结构以及腔内声场之间的多场耦合,建立了二维CLD弹性空腔的数值模型,分析了复合空腔的声振耦合特性。数值算例表明,在低频范围内本文所建立的混合有限元模型的计算精度与传统有限元模型相当,中高频率范围内本文模型的计算精度和稳定性优于传统有限元法。     

腔体声振耦合的对称化有限元模型及其特性研究

建立了在声源与结构载荷共同激励下,弹性薄壁腔体声振耦合的对称化有限元模型,并对模型特性进行了研究。证明了即使在模型的质量,刚度矩阵的缺乏正定性情况下,其特征值仍可保持非负性,并且在一定条件仍可采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对耦合系统特征问题进行降低。最后,以一矩形截面弹性薄壁腔体为对象给出了算例,并将计算结果一测量结果加以对比,二者十分接近,从而验证了所提对称化方法的可行性与正确性。     

弹性空腔的有限带宽渐近模态分析

本文根据渐近模态分析的思想,引入在有限带宽内进行频率积分的概念,发展成有限带宽渐近模态分析.利用波动方程和结构运动方程,给出结构-声耦合的任意形状弹性空腔声压的基本解,该解由结构和声腔模态的线性组合形式表示,然后按有限带宽渐进模态分析方法,导出了实用的弹性空腔高频噪声预估公式.     

声振耦合数值模型合理性分析和实验验证

对采用声弹性法、有限元法和边界元法建立的声振分析模型进行了讨论，指出在一定假设条件下三种模型的统一性，同时指出了各种模型的优缺点和适用范围．通过对一个矩形截面弹性壁腔体内部声场和壁面振动的实验测量，说明了各种模型求解时所用简化假设的合理性．     

流固耦合对油底壳振-声特性的影响研究

对于复合钢板油底壳进行了自由模态、约束模态以及流固耦合下湿模态的计算与试验,较高的一致性表明耦合模型是合理的.模态对比结果说明当油底壳盛油后,模态振型出现了变化,且整体模态频率降低.使用最小二乘法拟合了盛油前后油底壳的瑞利阻尼比例系数.结果表明润滑油对于复合钢板油底壳的阻尼影响不大.采用多体动力学计算了耦合与非耦合油底壳的振动响应,在整体幅值和变化趋势上与试验值较接近.耦合模型的振动响应在整体上略低于非耦合模型,但500 Hz前的振动峰值更突出,尤其在330 Hz附近.耦合模型在峰值频率和趋势上与试验值吻合得更好.进一步通过边界元法计算了两种油底壳模型的辐射噪声,结果显示考虑耦合后油底壳辐射声功率在3 000 Hz内显著下降,仅在333 Hz处有较高的峰值.      

基于声固耦合理论对捕捞航行器的湿模态分析

为保证海洋捕捞作业水下航行器的安全高效运行,水下航行器工作时应避免受自身发动机影响,与外壳发生振动从而激励外场海水介质形成辐射声场.基于声固耦合理论,针对水下航行器工作环境的特殊性与空气中干模态,采用更加复杂的湿模态分析方法.将流体视为可压缩的声学介质,利用ANSYS分析软件模拟航行器在水中的真实悬浮状态.求解出前十阶...     

一种用于弹性机构有限元动力学分析的刚体单元

在考虑构件弹性小变形的机构动力学有限元分析中,某些构件的弹性特性对动力学过程影响很小,因此可以作为刚体单元来处理,该文对这种刚体单元作了详细的描述,建立了其质量矩阵和刚度矩阵,这种单元可以作为考虑构件弹性变形的机构动力学有限元法的单元库中的一种基本单元,用于模拟机构系统中的刚性构件。     

轴承力作用下船舶尾部声振特性研究

利用有限元(FEM)/边界元法(BEM),建立了桨-轴-船尾部结构耦合振动模型,以实效伴流场下的螺旋桨轴承力作为激励源,分析了螺旋桨不同方向轴承力对尾部结构声振特性的影响.研究结果表明:在螺旋桨轴承力的作用下,船体结构振动响应峰值与螺旋桨倍叶频(BPF)或尾部结构固有频率相近;尾部结构水下辐射噪声特性随频率变化明显,当频率较低时,尾部结构的辐射噪声沿船长的分布相对均匀;随着频率升高,尾部结构的局部声辐射特性增强;水平力为引起船体结构振动并向外辐射噪声的主要分量.     

复合材料身管三维瞬态热结构耦合分析

该文针对火炮发射时高温高压火药气体瞬态冲击作用对复合材料身管的影响,进行复合材料身管三维瞬态热结构耦合分析.基于有限元分析方法(FEM),建立了复合材料身管三维有限元模型;采用直接耦合法进行求解,获得复合材料身管在发射条件下温度场和身管动态应力的变化规律.分析结果表明:高温高压的火药气体引起较大的瞬间热应力,这种瞬间热冲击对身管金属内衬的强度影响很大.     

硅微机械F-P腔结构及电场的有限元分析

提出一种硅基底微机械F-P腔结构,通过作为上反射镜的弹性膜的移动改变F-P腔的腔长,从而实现调谐的目的.利用有限元软件对其不同参数下的力学性能、电场耦合特性进行了有限元的计算机模拟与分析.从分析结果可知,弹性膜在所要求的工作范围内有足够的强度承受外加电压所产生的电场力的作用,而且弹性膜移动时仍然能够与下反射镜保持平行,从而保证了F-P腔的平行度,保证其作为滤波器或衰减器时的工作精度,为硅微机械F-P腔器件的设计提供了有效参数依据.     

基于Workbench的液压联轴器振动研究

液压联轴器在工作过程中通过内轴和外套的接触碰撞传递扭矩,从而可能产生共振等现象。为此,针对液压联轴器内轴与外套的碰撞进行振动研究。首先利用UG软件对某型号液压联轴器进行三维建模;然后将其导入Workbench进行模态分析,得到前6阶模态振型和固有频率;最后基于模态叠加法下对液压联轴器的内轴和外套分别进行谐响应分析。结果表明:液压联轴器内轴在低频率下出现共振,而外套在高频率下出现共振。     

LN芯型弹性联轴器系列结构参数的优化分析

本文对LN芯型弹性联轴器系列结构尺寸（国标报批稿）进行了优化分,在轴器结构参数特点，编制了多层次复合形法的计算机程序，有效地处理了离散变量问题，优化结果证明可使联轴器外形尺寸进一步减小，重量减轻，结构简化，且使比压Pi系列值的变化呈现规律性更趋合理。     

船舶机舱模型振声性能数值计算与试验验证

采用有限元/边界元法对船舶机舱动力设备及液舱流固耦合引起的振动与声辐射进行数值计算;并进行相应的实验研究。以某航海教学实习船机舱为原型,将此振声耦合系统简化为箱形多腔结构,运用数值有限元方法建立多腔结构及其单元腔室的模型,考虑流固耦合效应,对结构进行频率响应分析;然后采用边界元法对舱室辐射噪声进行了计算。计算结果与实验结果之间的误差在5 dB以内,表明本方法具有较好的准确度。采取两端简支的边界条件,研究三舱段船舶机舱模型振声性能时,充液及增加充液舱数,总体对改善舱室振声性能有利;但对于液舱接触舱室声学环境影响要分频段考虑,此外舱室距振源的距离对计算结果有较大的影响。     

固体推进剂药柱热-机耦合分析及应用

基于有限元分析的基本原理,建立了热-机耦合问题分析的有限元基本方程,并对固体火箭发动机药柱在固化冷却过程进行了数值仿真.算例表明,热-机耦合分析方法能较好地仿真固体火箭发动机药柱的温度场和应力应变场,对药柱的结构完整性分析提供了一种分析方法.     

超声行波微流体驱动模型动力学分析

超声行波微流体驱动与目前的微流体驱动技术不同,在超声行波的驱动下,借助摩擦力、声流和声辐射压驱动流体,具有无可移动部件的优点,可望在微流体散热、生化分析和药物释放领域得到应用.本文首先讨论了模型的模态选择及控制方法,然后基于有限元分析,讨论了模型固有频率与模型的结构参数之间的关系,分析了沟道尺寸对固有频率的影响.通过谐响应分析,在谐振频率处成功激励出我们所需的模态,得到幅频响应特性,最后对模型进行声固耦合分析,得出声场流体密度和声速对模型固有频率的影响及声压分布规律,为模型的进一步优化设计提供指导.     

盘式制动器热弹性耦合分析

探讨了汽车盘式制动器的摩擦接触热弹性耦合非线性问题及其分析方法.利用有限元分析软件ANSYS 8.1建立盘式制动器热弹性耦合分析的三维有限元模型,确定对模型求解的边界条件、载荷步及模拟工况,研究进行制动器热弹性耦合分析的过程,通过仿真计算得到制动器工作过程中制动盘瞬态温度场、应力场等重要信息.