任意边界条件的弹性长方体封闭腔辐射声场分析

在弹性板边界施加假想的弹簧系统模拟板的不同边界条件,利用汉密尔顿函数和瑞利一李兹方法,建立了由1块四边弹性支承的弹性板及5块刚性板构成的封闭矩形腔外的辐射声场模型,推导了腔体外辐射声场的解析解.该模型考虑了任意边界条件下的弹性板与腔体内声场之间的耦合.将仿真计算结果与实验结果进行比较,验证了理论推导的正确性.算例表明:低频段时支承板的线弹簧的刚度变化对辐射声场的影响较旋转弹簧的大.     

任意边界条件的弹性长方体封闭腔辐射声场分析

在弹性板边界施加假想的弹簧系统模拟板的不同边界条件,利用汉密尔顿函数和瑞利—李兹方法,建立了由1块四边弹性支承的弹性板及5块刚性板构成的封闭矩形腔外的辐射声场模型,推导了腔体外辐射声场的解析解。该模型考虑了任意边界条件下的弹性板与腔体内声场之间的耦合。将仿真计算结果与实验结果进行比较,验证了理论推导的正确性。算例表明:低频段时支承板的线弹簧的刚度变化对辐射声场的影响较旋转弹簧的大。     

具有弹性板的矩形封闭声腔结构-声耦合分析

建立了中间具有弹性板的矩形腔体内的声场模型,并在矩形腔体内的弹性板四周施加假想的弹簧系统以模拟弹性板不同的边界支承条件。该模型充分考虑了弹性板与两个腔体内声场之间的耦合以及弹性板的边界条件对腔体内声场的影响。通过算例分析表明,低频段时,由腔体1的内声场引起的弹性板的振动速度受线弹簧刚度的影响要大于旋转弹簧刚度的影响,支承弹性板的线弹簧刚度对腔体内声场与弹性板之间振动耦合的影响大于旋转弹簧刚度的影响;由弹性板振动而引起的腔体2内的平均声压随线弹簧刚度的增大而增加。     

声腔-弹性板结构在不同激励下声辐射特性研究

以声腔-弹性板声振耦合模型为研究对象,对比分析该模型在点力激励和点声源激励下,激励位置、声腔厚度以及弹性边界等对弹性板声辐射功率、表面振速和腔内声压的影响及两种情况下的区别。弹性板的振动位移函数通过谱几何方法得到,并采用Hamliton原理,充分考虑了板的振动与板两侧声场之间的耦合。利用Rayleigh积分,可计算出弹性板的声辐射特性参数。结果表明,在简支约束情况时,点力和点声源两种激励下,激励位置、声腔厚度和弹性边界对板的声辐射功率、表面振速和腔内声压有不同的变化。在薄声腔时,点力激励下,声腔个别模态对板有明显影响。点声源激励下,模型耦合作用明显,弹性板的声辐射功率、表面振速和腔内声压主要受到耦合模态的影响,且点声源的耦合作用明显强于点力作用。相较于扭转刚度,直线刚度对声辐射的影响更大。     

弹性边界对高速列车车窗声辐射特性的影响研究

为研究高速列车车窗在点激励下的声辐射特性,基于Hamilton原理和声学Rayleigh积分建立了弹性边界条件下车窗的有限元-边界元耦合模型,模型中将弹性边界简化为沿车窗四周连续分布的平动弹簧和转动弹簧.利用矩形板在经典边界条件下的模态分析结果、无限大板的声辐射验证了模型的正确性.基于验证后的模型,分析了边界支撑刚度对车窗声辐射的影响,研究了车窗声辐射随边界阻尼的变化规律.研究结果表明,边界平动刚度对车窗声辐射的影响较转动刚度显著;当平动刚度小于1×103 N/m时,车窗的声辐射与无限大板的结果相似;当平动刚度在1×103～1×106 N/m间变化时,声辐射出现明显峰值,且随刚度迅速变化,这些峰值由车窗的模态引起;当平动刚度大于1×106 N/m时,车窗的声辐射随刚度趋于稳定;提高边界阻尼有助于降低车窗在辐射峰值附近的声辐射水平,但作用有限,其中,由复平动刚度产生的边界阻尼比复转动刚度产生的边界阻尼对车窗声辐射的影响大.     

双弹性板矩形空腔内噪声的有源力控制

研究了在弹性板上施加不同参数的有源力对腔内噪声进行控制的问题。构建双弹性板构成的封闭矩形声腔模型,对封闭声腔的结构-声耦合特性进行分析,推导了在封闭声腔有源力控制作用下声压计算公式,给出采用有源力控制的最优控制模型。分析了弹性板在不同参数的次级力源激励下腔内局部声场的声压级响应,并建立了仿真模型对局部声场的减噪效果进行分析。结果表明,合理选择次级力源的参数对控制效果的影响较为明显,且次级力源的个数并非越多越好。     

双弹性板矩形空腔内噪声的有源力控制

研究了在弹性板上施加不同参数的有源力对腔内噪声进行控制的问题。构建双弹性板构成的封闭矩形声腔模型，对封闭声腔的结构 声耦合特性进行分析，推导了在封闭声腔有源力控制作用下声压计算公式，给出采用有源力控制的最优控制模型。分析了弹性板在不同参数的次级力源激励下腔内局部声场的声压级响应，并建立了仿真模型对局部声场的减噪效果进行分析。结果表明，合理选择次级力源的参数对控制效果的影响较为明显，且次级力源的个数并非越多越好。     

超声系统辐射声场的研究

研究了用于声场分布的直接边界元法.采用ANSYS对超声系统进行模态分析和谐响应分析,利用SYSNOISE实现边界元法计算了超声系统辐射声场,得到了矩形变幅杆的表面声压和辐射声场,并与理论值比较,验证了边界元的正确性.结果表明,利用边界元方法能为用于近场悬浮现象的超声系统设计提供理论依据和参考.     

点弹性支承粘弹性杆的动力稳定性

利用Lagrange方程推导了在轴向周期压载作用下点弹性支承粘弹性杆的运动微分方程,并由动力稳定理论给出了杆的临界频率方程和动力不稳定边界。计算结果表明,对Kelvin模型粘弹性杆来说,粘性系数与点弹性支承处的弹簧刚度对杆的动力稳定性有显著影响,但当粘性系数小于某个量级时,可将该粘弹性杆的动力稳定性问题按弹性杆处理。     

不同支承条件下梁结构弯曲振动的固有特性

根据梁模型端部的四种不同支承条件,将梁模型区分为一般支承梁、弹性支承梁、约束简支梁和约束悬臂梁四种,分别由各自的边界条件和梁弯曲振动模态函数的一般表达式推导出了这四种不同支承条件下梁模型弯曲振动的模态函数及其频率方程,计算得到了四种支承条件下梁模型的前两阶振动模态,具体分析了支承刚度对其特征值的影响.根据该方法,可以得出任意约束刚度下梁弯曲振动的任一模态及其特征值,其结果可以直接用于工程设计与分析.对于各种支承条件下的弹性约束刚度,根据梁的实际支承情况合理选取.     

NUMERICAL SIMULATION OF SOUND RADIATION ON GEARBOX''S HOUSING

The fluid-structure coupling finite element model and the boundary element model of a complex gearbox＇s housing are built based on the theory of fluid-structure coupling finite element method and boundary element method. At the same time, the exciting forces of the housing are analyzed and applied to the finite element models. Firstly, vibration of the housing is calculated by the fluid-structure coupling finite element model; secondly, the calculated result is verified by the experiment; finally, sound radiation of the housing is calculated by the boundary element. According to the calculated results, the housing adds some ribs not only to increase the strength, but also to reduce the sound radiation of the housing. At last, the sound radiation of the modified housing is calculated, which shows that the sound radiation of the modified housing with ribs is lower.     

基于流固耦合作用的柔性体流噪声降噪机理研究

舵体与流体相互作用产生的流噪声是水动力噪声的主要来源之一,这种噪声以宽频噪声为主,一般的降噪措施难以对其进行有效控制,而柔性舵体提供了解决的技术方案。以柔性NACA0018翼型为对象,基于流场大涡模拟、考虑任意运动固体边界的声学FW-H方程、并进一步利用弱耦合流固耦合算法考虑流体与柔性体的相互作用,对柔性翼型绕流非定常流场及流致噪声进行仿真,系统地分析不同攻角下柔性体的变形对流动、声源特性及流噪声辐射特性的影响。仿真结果表明:柔性体的变形延缓了壁面的流动分离,减小了湍流区,并抑制了壁面的压力脉动;降低了转捩区和湍流区的壁面声源强度,层流区的声源强度在大攻角下减小,而在小攻角下增大;随着攻角的变化,远场辐射噪声总声压级在翼型弦长方向和法线方向上呈现不同的变化规律,噪声频谱特性也表现出不同的规律。     

Widening the sound absorption bandwidths of flexible micro-perforated curved absorbers using structural and acoustic resonances

In this paper, the sound absorptions of flexible curved micro-perforated panels that are backed by an air cavity are studied in detail. A theoretical model that is based on the classical plate equation coupled with an acoustic wave equation is developed for the prediction of sound absorption. This model considers both symmetrical and antisymmetrical structural acoustic responses. Using the electro-acoustic analogy approach, another model is developed that only considers single structural and acoustic modes. It is proposed to make use of panel and cavity resonances to widen the absorption bandwidth of a single/double perforated absorber. The absorption of a flexible micro-perforated panel can be further enhanced by adjusting its curvature to bring the resonant frequencies closer together. The effects of various parameters such as boundary condition, incidence angle, and curvature on the absorption are studied. Predicted results for the single and double layer absorbers show good agreement with measurements.     

基于边界元理论的鼓风机组管路振动噪声控制研究

针对鼓风机组管路振动噪声问题,应用结构声辐射理论和结构振动测量数据分析振动声辐射强度。以实测振动信号为依据,根据对低频段计算精度较好的边界元理论,应用有限元软件和Sysnoise声学仿真软件建立了实际声场的边界元流体模型和有限元结构模型的耦合模型,得到了模拟声场的仿真结果,并与实测结果进行比较,确定了主要噪声能量来源于管路振动造成的结构振动。通过分析振动的来源以及振动传递的路径和传递特性,确定了隔振降噪的方法。依据理论分析结果,对实际现场采取了有效的隔振降噪方法,隔振后降噪效果明显。     

结构振动模态耦合对辐射声功率的影响

定量研究了结构振动模态耦合对辐射声功率的影响。首先利用结构振动模态的叠加性,基于辐射声功率的二次型表达式,将总的声功率分解为各个模态自身辐射的声功率和模态间的耦合对声功率的贡献两部分;然后引入声辐射模态,得到一般结构模态间的耦合对声功率贡献的通用数学表达式。研究结果表明:在中低频范围内,振动模态间的耦合对辐射声功率的影响由振动模态的幅度大小、振动模态间的相位差以及振动模态与低阶辐射模态向量的内积等因素决定;以矩形平板为例进行了分析,并讨论了模态耦合问题在结构声辐射有源控制中的应用,最后进行了计算机仿真实例分析和验证。     

基于ADAMS航天器太阳帆板展开与锁定动力学仿真

太阳帆板展开与锁定是航天器入轨后的重要操作之一,正确分析和预测柔性太阳帆板在展开与锁定过程对航天器本体姿态运动的影响是十分必要的。首先利用ANSYS有限元软件建立太阳帆板的有限元模型作为ADAMS中的柔性体,然后基于ADAMS建立了柔性太阳帆板在两种典型常见展开方式下的动力学仿真系统,一种展开方式为两侧太阳帆板同时展开;另一种展开方式为先展开一侧太阳帆板,经过一段时间稳定后再展开另一侧,分别仿真分析了这两种展开方式下太阳帆板展开与锁定过程的动力学性能以及航天器本体的姿态变化;设计了一种太阳帆板锁定机构,仿真结果表明这种锁定机构满足功能设计要求,对工程设计有一定的参考意义。     

齿轮箱声固耦合系统面板贡献度分析

针对某型齿轮箱,提出一种基于声学贡献度分析的减振降噪设计方法.建立了齿轮箱有限元模型,计算其结构模态.将齿轮箱有限元网格作为结构网格和声学边界网格,在LMS Virtual.Lab下用边界元法求解真实工况激励下的辐射声场.利用声学贡献度分析,找到贡献度最大的面板,修改其设计参数.修改结构后,声场中某点噪声峰值降低8.2...     

挖掘机驾驶室低频噪声分析与控制

以某挖掘机驾驶室为例,建立结构有限元与声学边界元模型,基于频域逆矩阵方法求解工况下的激励载荷,利用基于模态的强迫响应法求得该激励下驾驶室振动速度响应。以此速度响应为边界条件,将声学传递向量（ATV）法与边界元法相结合计算驾驶员右耳处的声压,并进行了试验验证。对峰值频率处驾驶室面板声学贡献量进行计算,确认贡献显著的板件,对相应板件进行形貌优化和添加阻尼处理,结果表明,驾驶室内声压在对应峰值位置有较明显的下降。