声振响应仿真中声场的一种等效处理方法

对采用有限元法进行声振响应预示时复现混响声场声压的互功率谱进行了探讨,提出了一种等效处理方法,可有效减少需计算的互谱数量. 以某型号仪器舱为研究对象,利用该方法对其声振响应进行预示,同时对不考虑互谱的声场作用下的仪器舱振动响应进行预示,并与试验进行对比. 结果表明,利用等效处理方法预示的结果与试验数据一致,验证了该方法的有效性,适于工程应用.     

多类振动噪声源下舰船水下噪声的耦合声场计算方法

针对具有DTMB 5415船型的某护卫舰,提出水动力、机械和螺旋桨等3类典型振动噪声源共同作用下舰船低中频水下噪声的耦合声场计算方法.基于URANS方法采用SST k-ω湍流模型,数值模拟了该舰在某航速下的非定常流场,并将其作为该舰的水动力噪声源;以某型螺旋桨的脉动压力与实测噪声数据作为机械振动源和螺旋桨噪声源.建立了该舰结构有限元-流体声学间接边界元(FEM-IBEM)声振耦合计算模型,以船体结构前40 000阶干模态作为声振耦合求解声学响应的模态基,计算了该舰在上述3类噪声源共同作用下0～500 Hz水下辐射声功率级,分析了各类噪声源辐射噪声的指向特性和频谱特性.比较了工程中常用的各噪声源辐射声级直接线性叠加方法与耦合声场计算方法的差异.研究表明,耦合声场计算方法的计算效率和精度更高,是多类振动噪声源激励下舰船低中频水下辐射噪声预报的优选数值计算方法.     

一种耦合算法的三维弹性空腔声振特性分析

针对三角形单元边界适应性强、位移插值简单、自由度低的特点,利用面积坐标构造了平板三角形单元位移插值函数,以对平板进行了动力学建模分析。此后,为了对三维弹性空腔声振问题进行较高精度的数值分析,弹性板采用三角形单元进行离散处理,而声腔域使用了在声学问题上具有精度高的光滑有限元方法建模。充分考虑结构和声场的耦合作用,建立了该类结构声振分析的一种新模型,并分析了弹性空腔声振特性。通过数值计算对比表明,这种耦合模型计算规模较小、计算结果精确,可进一步应用于形状更复杂的三维弹性空腔声振特性分析中。     

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。     

交通荷载诱发邻近建筑垂向随机振动数值分析

以无限长Kelvin地基上的Kirchhoff板模拟路面支撑体系,将1/2车辆模型与受振建筑耦合进统一的有限元数值模型.视无限长路面为周期性链式子结构,通过证明有阻尼链式子结构的辛正交特性,建立一个典型路面子结构模型.应用垂向耦合随机振动的二维移动单元格式,在频域内基于虚拟激励法进行数值求解,分析了振源-支撑体系-受振结构统一模型下的垂向动力学响应.数值算例表明:车辆诱发的随机振动给邻近建筑带来显著的加速度响应,避免了人工边界的截断误差,数值方法对复杂随机振动系统有较高的计算效率和精度.     

张拉膜结构风振响应的数值风洞模拟

膜结构作为一种风敏感结构,其风致振动需考虑流固耦合效应.建立膜结构风振响应的数值模拟平台,该平台调用已有的结构计算模块ANSYS以及流场求解模块CFX,并开发了大位移边界下的动态网格更新以及流固耦合边界的自匹配功能,从而实现了膜结构风振响应的数值模拟计算.利用该平台对工程应用较为广泛的典型张拉膜结构进行了初步风致振动响应研究.数值模拟结果显示:张拉膜结构的风振是由结构多个模态的耦合叠加所组成,其风振响应体现了结构较强的几何非线性特征;来流的风速大小、风向角以及张拉膜的预张力、矢跨比等因素都会对结构的风振响应产生一定的影响.     

基于模拟声辐射信号的桥上板式轨道脱空状态智能感知方法

提出了一种基于轨旁传声器采集结构声辐射信号的板式轨道脱空状态智能感知方法。建立了车-轨-桥耦合振动计算模型和声振耦合分析模型,模拟了列车动载激励下轨道板和桥梁结构的振动和声辐射响应,分析了轨道板脱空状态对结构振动和声辐射响应的影响规律,采用声辐射数值模拟数据和支持向量机（SVM）实现了对轨道板15种脱空状态的二分类和多分类识别。结果表明：相比于位移响应,加速度响应和声辐射响应对轨道板脱空状态的变化较为敏感;二分类SVM模型对于不同测点数据的分类效果有所差别,但准确率基本都能达到85 %以上;根据某测点声压数据训练出的二分类SVM模型对未知测点数据的分类准确率相比于自身测点数据下降10 %~30 %;多点位数据信息融合可以提高多分类识别准确率。     

斜拉桥抖振时域分析实用方法

基于模态综合理论提出一种斜拉桥抖振时域分析实用方法.在桥梁随机风场数值模拟的基础上,建立斜拉桥时域抖振分析计算模型.该方法简化了自激力时域化过程,并在计算中考虑了气动刚度、气动阻尼和气动耦合作用对结构响应的影响,提高了斜拉桥抖振时域分析的效率.通过对一座大跨斜拉桥的抖振时域分析,验证方法的正确性和可行性.     

考虑风与结构耦合作用的张弦梁结构风振响应分析

基于自回归(AR)模型考虑空间相关性,对张弦梁结构的随机脉动风进行数值模拟;利用有限元软件AN-SYS,考虑风速与结构速度的耦合作用,以材料阻尼模拟气动阻尼对结构进行风振响应分析,求得结构时程响应曲线;脉动风速样本的功率谱与目标功率谱比较结果吻合良好,表明所采用的随机过程模拟理论可靠,风速时程数据的计算机仿真程序有效;同时探讨参数变化对结构风振响应的影响.     

超声激振的倒装芯片焊球缺陷检测方法研究

针对倒装芯片内部焊球缺陷难以检测的问题,提出了基于声固多物理场耦合的超声激振检测方法．首先,建立倒装芯片超声激振检测仿真模型,模拟了含有典型缺陷(缺球和虚焊)的倒装芯片在超声激励下的振动响应,仿真结果显示焊球缺失和虚焊会引起倒装芯片振动速度的明显变化;其次,搭建超声激振倒装芯片检测系统,对倒装芯片进行检测,获取含不同缺陷倒装芯片的实际振动信号;最后,利用核主成分分析算法改进多粒度级联森林网络,对含典型缺陷的倒装芯片振动信号进行识别与分类．仿真和实验结果验证了基于多粒度级联森林网络和超声激振技术检测倒装芯片焊球缺陷的有效性．     

风电齿轮箱传动误差分析及振动噪声预估

针对一级行星两级平行轴风电齿轮传动系统,综合考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼、传递误差等因素,建立31个自由度的弯扭轴耦合集中参数动力学模型,采用变步长Runge-Kutta法对系统动力学微分方程进行求解,得出齿轮传动系统各级传动误差;借助软件建立风电齿轮箱刚柔耦合动力学模型,并导入传动误差,采用模态叠加法求得齿轮箱轴承支反力,并将其作为声振耦合模型的边界条件,采用声学有限元法对风电齿轮箱进行振动噪声预估,并与试验结果对比分析,两者吻合良好。     

转子叶片在声波激振作用下的谐响应数值仿真分析

基于有限元理论的预应力谐响应分析方法,利用有限元分析软件ANSYS对转子叶片进行数值仿真分析,探讨当激振声频一定时,声强与转子叶片应力响应之间的关系曲线,以及当声强一定时,激振声频与叶片应力响应之间的关系曲线。通过谐响应数值仿真分析可知,当作用在转子叶片上的声强到达150dB,且声波激振频率在750Hz左右时,转子叶片产生明显的共振现象,叶片的应力明显增大。在设计转子叶片的工况时,应该采取相应的措施以避免在此处产生共振,提高转子叶片寿命,以及安全性能。     

纯电动汽车两挡变速箱齿轮振动噪声仿真分析与优化设计

针对一款新型纯电动汽车变速箱振动噪声大的问题,考虑齿轮传动误差的影响,建立了两挡变速箱仿真模型,对传动系统进行动力学分析.采用分块Lanczos法求解变速箱的模态频率与模态阵型.利用耦合声学边界元的方法,以动力学分析的结果作为激励,求解变速箱的辐射声场,并对变速箱的齿轮进行优化设计,仿真与实验证明优化后的变速箱振动噪声得到了明显的改善.     

有限元/边界元法求解变厚度板的声辐射

利用超参数壳单元建立了变厚度板的有限元方程,并求出谐波激励下板表面的位移响应和速度响应。利用Rayleigh积分公式得到变厚度板的声压,然后将声辐射功率表示为速度响应的正定二次型。将板的声辐射功率对设计变量求导,求出变厚度板声辐射的灵敏度。以厚度线性变化的简支矩形板为例进行了数值仿真,首先研究了倾斜角对固有频率以及板中心点挠度影响,然后进一步研究了激烈频率以及倾斜角对板声辐射特性的影响。     

风电增速箱结合部刚度分析及振动噪声预估

为了研究风电增速箱的振动特性和辐射噪声,基于轴承支承刚度及齿轮副啮合刚度分析,建立了风电增速箱轴系扭转振动模型,运用Matlab求解振动微分方程,得出轴系扭振频率及对应振型;综合考虑刚度激励、误差激励及冲击激励,建立了风电增速箱动力学有限元模型,仿真得出增速箱的动态响应。以箱体表面节点振动位移为边界条件,建立了增速箱声学边界元模型,采用直接边界元法求解得到箱体表面声压及场点的辐射噪声。结果表明,风电增速箱扭振频率与激励频率及其倍频相差较大,不会出现共振现象;增速箱结构噪声和辐射噪声的峰值主要出现在高速级齿轮啮合频率的二倍频附近。     

齿轮箱动态响应及辐射噪声数值仿真

建立了齿轮箱传动系统及结构系统的动力有限元分析模型,综合考虑轮齿刚度激励、误差激励和啮合冲击激励等内部动态激励的影响,应用ANSYS软件对齿轮箱的固有模态和内部激励下的动态响应进行有限元数值仿真。以动态响应结果作为边界激励条件,建立了齿轮箱箱体的声学边界元分析模型,利用SYSNOISE软件中的直接边界元法求解箱体表面声压及场点辐射噪声,并对齿轮箱进行空气噪声测试。比较辐射噪声的测试结果与数值仿真结果,两者吻合良好。     

智能桁架结构机电耦合有限元分析与实验研究

从压电弹性体的本构关系和机电耦合变分原理出发,建立了智能桁架结构的机电耦合有限元动力方程。由此推导出智能桁架结构的动态响应与压电主动构件输入电压之间的机电耦合传递函数,并给出结构模态参数识别方法,提出了利用压电主动构件作为智能桁架结构内激励源的结构模态测试新理论。最后,用文中的分析方法建立了一个三维智能桁架结构的动力学模型,有限元计算与实验结果的一致性很好。     

双侧激励源对热声制冷谐振腔内声场分布的影响

超声磁致伸缩换能器作为热声制冷机的激励元件,其输出声场强度直接影响热声制冷的效率。为提高谐振腔内直观的声压幅值,在单侧磁致伸缩换能器激励的基础上,集合声波相干理论,应用有限元软件ATILA模拟了双侧激励情况下,不同长度谐振腔与激励相位的匹配关系对谐振腔内声压幅值的影响,并与单侧激励谐振腔内声压幅值做比较。研究结果表明:相同激励力情况下,双侧激励(170 mm受同相激励,340 mm受反相激励)谐振腔内产生的平面驻波声场更加稳定、单色性好、声压幅值是单侧激励的1.78(半波长谐振腔)/1.81倍(一个波长谐振腔),均接近于2倍关系。以上研究成果对双侧激励源的相位与谐振腔长度的匹配工作提供了实验依据。     

排气消声器模态分析及降噪性能优化

汽车排气系统的振动和噪声是影响乘坐舒适性的因素之一。为研究排气消声器结构模态和声腔模态对消声器降噪性能的影响规律,建立声学有限元模型计算壳体结构模态和声腔模态,并分析各自振型模态和固有频率之间的关系。结果表明:在低频率范围内,壳体结构模态和声腔模态的固有频率发生耦合共振,导致降噪效果不佳;增加消声器外壳壁厚可提升结构固有频率,降低排气系统振动和辐射噪声水平。