力激励与声激励作用下圆柱壳声振性能试验

以单、双层环肋圆柱壳为对象,通过模型试验分析圆柱壳内部介质与壳体的耦合对壳体声振性能的影响,进而对比分析力激励与声激励下,壳体振动与声辐射的关系以及单、双壳的声振性能.结果表明:当圆柱壳内部介质为空气时,声激励作用下声腔模态与结构模态耦合与否对壳体振动以及内部声场的影响很小;当壳体受力激励作用时,外场声辐射与壳体结构模态有关,当壳体受声激励作用时,外场声辐射与壳体结构模态、声腔模态有关;双壳的外壳对力激励和声激励时的振动与声辐射均起到屏蔽作用.     

圆柱壳水中平面振动和声辐射的导纳法研究

目的探索水下结构振动声辐射问题的导纳法求解。方法从无限长圆柱壳的振动方程出发,利用流体和圆柱壳分界面上振速连续边界条件,推导出了圆柱壳在母线方向均匀分布的径向线力激励下,平面振动声辐射效率以及辐射声场的模态导纳表达式。数值求解了辐射效率和模态导纳随频率的变化关系以及辐射声场指向性。结果①在n<5情况下圆柱壳平面振动模态辐射导纳的实部随频率变化明显;当n从5变到50过程中,模态辐射导纳的实部随频率变化出现振荡现象。圆柱壳平面振动模态辐射导纳的虚部为负,且绝对值随n增大而增大。②圆柱壳在φ=0处受沿母线方向均匀分布的简谐(f=10~1 010Hz)线力激励时,水中辐射声场的指向性(r=10a)介于“∞”型和“∞”和“8”叠加的形状之间。结论导纳方法对于求解水下规则结构声辐射问题是可行的。     

轮胎振动辐射声场有限元法与边界元法研究

为了探索轮胎振动辐射声场特征,基于实测得到的轮胎几何参数和材料参数,建立了P215/70R14型轮胎的有限元模型.将模态分析结果导入边界元软件,求解了轮胎在径向力激励下的辐射效率、辐射声功率、表面方均根振动速度、激励点法向声强及轮胎声场指向性.结果表明,在yOz平面(x轴为轮胎的对称轴)频率为61 Hz处,轮胎声辐射接近偶极子的辐射声场.在频率为451 Hz处,轮胎声辐射接近四极子的辐射声场.当频率高于451 Hz并继续升高时,声场指向性趋于复杂.该结果为进一步探讨轮胎在真实激励条件下辐射噪声的计算奠定了基础.     

基于设计灵敏度分析的圆柱壳声辐射优化

采用有限元法计算结构振动,边界元法求解结构振动引起的辐射声场问题.在此基础上提出了圆柱壳结构声辐射优化模型,重点推导了结构振动声辐射灵敏度计算公式.优化模型中,声辐射功率作为目标函数,约束函数中不仅有内部场点平均声压作为声场设计指标,而且包含了质量和自振频率的结构设计指标,圆柱壳的厚度作为设计变量.通过与用差分法计算的...     

不同激励对轴对称圆柱壳声振特性的影响

研究两端分别带有锥形和半球形封盖的轴对称圆柱壳模型.通过有限元/边界元方法,分析不同类型的激励对此模型声振特性的影响,以及当激励类型相同时改变模型的结构参数对其声振特性的影响.结果表明:在不同类型的激励方式中,轴向力矩激励对模型声振特性的影响最大,径向力激励和轴向力激励对模型声振特性的影响次之,周向力激励对模型声振特性的影响最小;当激励类型相同时,在不同的激励频率范围内增加模型的壳体厚度或增加模型圆柱壳段内的环肋数目对模型声振特性的影响与激励频率的范围有关.     

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.     

环肋对两端带半球帽圆柱壳声振特性的影响

为了研究加环肋轴对称壳的声振特性,建立了计算两端带半球帽圆柱壳水中声辐射的有限元与边界元三维模型,分析了加肋高度、宽度、数量对轴对称壳表面平均振动速度、辐射功率、辐射效率、激励点法向声强、声场指向性的影响.应用有限元软件Ansys建模及模态分析方法,将数据导入边界元软件Sysnoise中计算,从而分析结构耦合状态下的辐射声场特性.结果表明,随着环肋高度、宽度及数量的增大,激励点法向声强、表面平均振动速度以及辐射效率和辐射声功率随频率变化曲线的峰彼此错开;环肋高度、宽度、数量增大时激励点法向声强以及辐射声功率均有增加,表面平均振动速度减小,因而导致声辐射效率增加;在0~800Hz频率范围内,环肋高度和宽度变化对声场指向性影响差别较小.     

基于ACTRAN的结构振动声辐射故障检测

文章对随机激励下结构振动声辐射问题进行研究,利用ACTRAN软件对简单结构体的振动声辐射问题进行了系统的分析,运用有限元-无限元方法对不同监测点进行定义加载,分析了声辐射声压与振动幅值的关系,同时,利用实验进行分析验证.结果证明:随着激励频率的增大,结构体振动幅值与声辐射声压值变化呈正相关关系,即激振频率越大,振动幅值与声压值的变化也变大.同时,有裂纹的结构体裂纹处的振动幅值与声压值比正常结构体变化非常明显,从而为运用振动与声学进行机械设备非接触故障诊断的研究提供了新的方法.     

混凝土薄板结构振动声辐射试验与分析

针对低频的结构振动声辐射问题,以几何尺寸为1.6 m×1.6 m×0.06 m的混凝土薄板为研究对象,在半消声室中采用单点激励的方法,试验研究了不同荷载幅值、频率、激励位置对混凝土薄板振动声辐射特性的影响,并通过正交试验设计,分析了混凝土薄板结构辐射声压对激振荷载的敏感性.研究结果表明：随着激振力幅值的增大,混凝土薄板结构辐射的声压越大,且在激振幅值增大一倍时,结构振动加速度和声压也随之增大近一倍;第一阶模态固有频率对结构振动贡献最大,该频率下的结构噪声辐射值也最大;通过激励点位置在薄板对角线上的改变,发现激振点位置对于空间场点的声压影响明显,但远场点影响相对较小;以场点峰值声压作为指标,通过正交试验分析,确定激振频率对薄板结构声辐射的影响最大,激振幅值次之,激励位置影响最小.     

自由圆射流对声激励的非线性响应分析

声激励是控制流动和燃烧的有效手段.为研究声激励对圆射流流场的控制作用,采用大涡模拟方法计算了不同频率的声激励下的圆射流流场(Re=2020),分析了流场对声激励的非线性响应过程.对涡量和Q函数的分析表明流场拟序结构的变化与激励频率有关.通过传递函数分析及脉动速度的分解,揭示出扰动波在流场中有三种传播模式,即对流传播模式、声波—对流混合传播模式和声波传播模式,与实验结果符合较好.通过分析速度功率谱(PSD)在空间的分布,反映出激励引起湍流能量在频率空间的重新分配.研究表明,射流响应对激励频率的选择特性不仅表现在流场结构的变化,还与扰动波的传播模式密切相关.当激励频率在射流优势频率附近时,扰动波以对流模式传播,流场结构及能量在频域的分布都发生明显变化.     

基于混合方法的随机板-梁结构动力响应特性数值研究

依据有限元统计分析方法的基本理论,构建了具有随机性的板-梁结构FE模型.采用蒙特卡洛FE方法计算模型的总体平均响应.同时,采用混合方法构建结构的FE-SEA混合模型,计算组合结构中各子结构的动力响应.并将混合法计算的响应结果与蒙特卡洛有限元法计算的总体平均响应结果做对比.结果表明:FE-SEA混合方法改变了FE法对模型大量节点自由度的需要,减小了模型尺寸,降低计算量,提高了随机结构动力响应的计算精度.这为实际工程应用提供了一种准确、高效且更符合实际结构响应的分析方法.     

一维周期阻尼薄板结构的隔声特性

针对特定的薄板,借助FE-SEA方法,利用全频段声学仿真软件VAone建立了薄板隔声模型。分析了一维周期阻尼的分布,阻尼个数以及覆盖率等因素对薄板隔声特性的影响。结果表明,在阻尼间隔为100 mm时薄板的的隔声效果最好,在全频率段出10块阻尼的隔声效果最好;随着阻尼覆盖率的增大,隔声效果越来越好,但却不呈现一维周期阻尼的特点。二维周期阻尼由于能发挥x,y两个方向周期阻尼结构的优势,在63~1 000 Hz隔声效果好于一维周期阻尼。因此,对于一维周期阻尼结构需要调整周期阻尼结构的晶格常数及阻尼个数和覆盖率,以使隔声量达到最大。     

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.     

传统古筝的振动声学特性仿真分析

基于振动声学原理提出了传统古筝的简化分析模型;建立了古筝结构的三维有限元模型,以琴弦及琴码对面板的作用力作为振动条件进行了振动频响分析,并以振动频响仿真结果作为声学边界条件建立了古筝的声学有限元模型以仿真其声学特性.结果表明,古筝结构振动的有限元仿真结果与其实验结果基本一致,所得古筝辐射声压频响曲线的主要峰值频率与结构有限元计算的结果基本一致.其中,声压频响在350~550Hz以内比350Hz之前的声辐射效率更高;古筝向上的振动声辐射量高于向下的.     

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。     

穿孔板空气薄膜阻尼结构隔声特性

为了提高空气薄膜阻尼结构中低频段隔声性能,提出了采用复合穿孔结构的空气薄膜阻尼结构,即穿孔板空气薄膜阻尼结构.首先,利用有限元统计能量(finite element-statistical energy analysis,FE-SEA)混合法构建了空气薄膜阻尼结构的数值模型,并与实验结果进行了对比,验证了模型的有效性....     

某叉车驾驶室外辐射声场预测研究

以某叉车驾驶室为研究对象,应用了PML方法和边界元法对驾驶室结构振动引起的外辐射声场进行分析预测。在CAE分析过程中,建立了叉车驾驶室PML方法和边界元法声学模型,并以接近实际工况下的振动位移为边界,计算了叉车驾驶室外近场点的声压情况,分析结果表明两种数值方法计算的声场结果基本一致,并与实际场点测试情况对比,测试结果作为CAE数值仿真判断依据,检验了模型的正确性。最后,在此元模型基础上对远场点进行预测分析。两种方法都能有效地分析驾驶室外声场,为结构设计和结构噪声辐射控制提供指导。     

含阻振质量基座的圆柱壳隔振特性

依据混合方法的基本原理,将计算模型划分为统计子系统和确定子系统,并给出混合方法的系统方程.应用能量平衡原理及互易原理,求解系统方程的能量,进而获得混合计算模型的响应预报.与统计能量法相比,该计算模型具有相对较少的自由度、较高的计算效率和精度.数值计算和模型试验结果表明：阻振质量基座对双层圆柱壳结构具有明显的隔振特性,采用含阻振质量的基座结构能有效阻隔结构中振动波的传递.     

约束阻尼结构油底壳的辐射噪声响度研究

建立含机油的约束阻尼结构油底壳的耦合模型及其辐射声场无限元模型,测取螺栓的振动加速度,将其加载于油底壳螺栓孔处计算油底壳辐射声场.提取距油底壳底面中心垂向10 cm处的声压仿真值,在500~3 000 Hz内的声压仿真值与测试值十分吻合,验证了油底壳声学计算的准确性.分别以油底壳辐射噪声A计权声压级总值及响度值为目标进行优化计算,对比分析可得:A计权声压级总值较低的噪声可能使人感觉噪声强度较大,以响度等声品质指标为目标才能最直接地改善部件的NVH性能.以辐射噪声响度为目标函数,采用自适应模拟退火算法对油底壳各层厚度进行优化,优化后响度值较原机降低40.0sone,降幅达27.3%,且改进后的总质量降低21.2%,NVH性能明显改善.