统计能量分析法在船舶噪声预测中的应用综述

统计能量分析法（SEA）被广泛用于在中高频段预测复杂结构的振动和噪声传递,文章综述了近40年来国内外统计能量分析法在船舶噪声预测中的应用,总结了确定船舶统计能量分析中的四个重要参数即子系统的模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子和输入功率的计算或测量方法。     

基于统计能量分析方法的柴油机机体表面振动研究

针对柴油机活塞敲击力引起的机体表面振动,建立了统计能量分析子系统,利用试验方法获取了子系统的模态密度,并估算出不同频带内子系统的等效质量,进而得到子系统的内部损耗因子和耦合损耗因子。应用统计能量分析方法对ZH1110柴油机由活塞敲击引起的机体表面振动进行了计算,得到振动速度响应。通过与试验结果相比较,证明应用统计能量分析方法预测柴油机机体表面振动是可行的。     

瞬态统计能量分析法中动态响应误差分析

统计能量分析方法能够有效预示舰船和车辆等结构的高频振动及噪声。本文通过建立两子结构耦合模型,利用差分法研究了瞬态统计能量分析中参数误差对子结构响应能量的影响,同时给出了参数误差与所导致能量误差的关系函数。结果表明:对于外载荷直接激励的子结构,内损耗因子和耦合损耗因子的误差都会导致被预示总能量的减小。对于外载荷间接激励的子结构,内损耗因子的误差会导致峰值能量的减小,而耦合损耗因子的误差会导致峰值能量的增加。本文内容对改进动力学系统数值模型以及提高结构振动和噪声预示精度有一定的帮助。     

基于统计能量模型的辐射声功率灵敏度分析

应用统计能量分析原理,推导了基于统计能量模型的子系统模态能量灵敏度表达式,建立了面板结构辐射声功率与设计参数之间的关系,并运用该参数灵敏度方法分析了结构内部损耗因子和耦合损耗因子对子系统响应的影响,揭示了内部损耗因子对辐射噪声的影响规律。结果表明适当提高源子系统的内部损耗因子,可以降低系统的辐射噪声。研究发现子系统的最佳内部损耗因子在0.5%～2%之间,为低噪声设计提供了研究思路。     

瞬态统计能量分析法中动态响应误差分析

统计能量分析方法能够有效预示舰船和车辆等结构的高频振动及噪声。本文通过建立两子结构耦合模型，利用差分法研究了瞬态统计能量分析中参数误差对子结构响应能量的影响，同时给出了参数误差与所导致能量误差的关系函数。结果表明：对于外载荷直接激励的子结构，内损耗因子和耦合损耗因子的误差都会导致被预示总能量的减小。对于外载荷间接激励的子结构，内损耗因子的误差会导致峰值能量的减小，而耦合损耗因子的误差会导致峰值能量的增加。本文内容对改进动力学系统数值模型以及提高结构振动和噪声预示精度有一定的帮助。     

基于统计能量分析法的高铁轮轨减振降噪研究

为降低高速铁路的振动和噪声,根据统计能量分析方法,建立了轮轨噪声的预测模型.将整个轨道系统划分为:钢轨垂向振动子系统和声空腔子系统；然后建立了子系统间功率流平衡方程；计算了阻尼损耗因子、模态密度和耦合阻尼损耗因子等统计能量参数.在以上理论分析基础上预测了轮轨噪声.结果表明:阻尼损耗因子和机车速度分别增加l倍,则声压级分...     

中厚粘弹性阻尼芯层夹层板间的耦合损耗因子研究

耦合损耗因子是统计能量分析中表征结构子系统间耦合程度的一个重要参数.本文提供了一种由夹层板自由振动模态结果描述的夹层板耦合损耗因子计算方法,建立了芯板垂向可压缩变形(研究考虑芯层的横向正应变和正应力)的夹层板四节点有限元动力模型,用有限元方法求解得到夹层板的振动模态结果,继而代入文中计算方法求得两L型边耦合的粘弹性阻尼夹芯夹层板的耦合损耗因子.通过与商业软件AUTOSEA计算结果相比较并分析表明,文中计算方法是正确有效的,为快速准确地确定夹层板耦合损耗因子提供了一种新的思路.     

潜艇首部声呐平台区中、高频自噪声预报

潜艇首部声呐平台区结构复杂,激励也是随机和宽带的,其中,高频（500Hz～10kHz）自噪声预报通常采用SEA（统计能量分析）.由于缺乏实测和试验资料,各子系统间耦合因子和各结构的内损耗因子难以确定,只能近似估算.本文采用试验和SEA相结合的方法来预报其平台区自噪声.通过模型实验测出子系统在各种激励力下的动响应,进而求得子系统振动能量;采用经验公式计算各子系统模态密度,最后利用统计能量法来预报潜艇首部声呐平台区自噪声,得到了令人满意的结果.     

平板与周期加筋阻尼板间耦合损耗因子的研究

耦合损耗因子是统计能量分析中唯一用于表征耦合系统间能量交换的重要参数，本文在波传递理论基础上，分析了周期加筋阻尼板的波传播特性：即对于周期加筋阻尼板无论是在波的传播域，还是在波的衰减域都减域缩小。结合统计能量分析法，讨论了加强筋宽度、材料阻尼对耦合损耗因子的影响，得到了增加加筋板阻尼损耗因子，使平板至加筋板的耦合损耗因子增大的结论。     

统计能量法计算水下圆柱壳辐射噪声准确性的验证与分析

[目的]统计能量法(SEA)是解决结构高频振动与声辐射问题的有效方法,但是该方法通常假定流体为"轻质流体",在分析水中结构时其计算结果可能不准确。[方方法]分别运用SEA方法和有限元耦合边界元法(FEM/BEM)计算水下圆柱壳模型的辐射声压级,以验证SEA预报水下圆柱壳辐射噪声的准确性。运用SEA计算不同的子系统划分方式和不同的内损耗因子误差时圆柱壳的辐射声压级,分析影响SEA计算结果准确性的因素。[结结果]在400 Hz以下时SEA和FEM/BEM的计算结果相差很大,在400 Hz以上基本一致;不同子系统的划分方式造成的误差在5 dB左右;内损耗因子误差100%时造成的误差在2~3 dB。[结论]通过研究发现,在模态密度足够时可以使用SEA计算水下圆柱壳的辐射噪声,对于低频沿周向划分子系统不可靠,可能导致计算结果不准确;对于高频沿周向划分子系统比沿轴向划分子系统得出的计算结果更准确;对于能量高的子系统其内损耗因子误差对仿真结果影响更大,应采取更精确的方式确定其内损耗因子。研究结果对于运用SEA研究水下结构振动与噪声问题有一定参考价值。     

The similitude research on underwater complex shell-structure based on SEA

In this paper, the vibration and sound radiation of the underwater complex shell-structure which is the cylindrical shell with hemi-spherical shell on the ends are studied by statistical energy analysis (SEA). The whole shell-structure is divided into the four subsystems, and the SEA physical model and power flow balance equations among these subsystems are established. The similitude relations of input power, coupling loss factor and modal density of the subsystems between the complex shell-structure and its scaled-down model are analyzed. According to the similitude theory and power flow balance equations, when the immerged shell-structures are excited, the similar relations of spatially averaged vibration response and underwater radiating sound power are established for the complex shell-structure and its scaled-down model.     

基于混和法的齿轮箱基座动力学特性全频域计算

统计能量法(SEA)在航空航天和船舶领域进行动力学环境预报方面有着广泛应用,适用于大型、复杂结构与高频率激励环境.但该方法在计算中低频振动噪声时,由于众多子系统动力特性差异,动力响应计算将产生很大误差,出现SEA失效问题.近年来出现的FE-SEA混合模型方法可有效解决这一问题,并能实现大型复杂结构的全频域一体化建模,在统一平台上进行低频、中频和高频计算及结果输出,简化建模和不同软件下模型转换,是非常适用于工程的一种方法.本研究探索采用具有上述功能的VA One软件进行舰艇基座全频域混和法动力学预报,这是国内外的首次探索,具有重要学术与工程价值.     

基于统计能量法的环肋圆柱壳中、高频振动与声辐射性能数值分析

基于统计能量法(SEA)对力激励下的环肋圆柱壳中、高频振动与声辐射性能进行了数值分析,通过与解析法计算结果的对比,证明了利用统计能量法进行圆柱壳中、高频振动与声辐射研究的可行性.重点分析了双层圆柱壳的振动与声辐射性能,得到一些有价值的结论.最后,对比分析了在相同激励力下的单、双层圆柱壳的声辐射性能,双层圆柱壳的外场辐射声压比单层圆柱壳的小.     

Research on vibration and near-field soundradiation of ring-ribbed cylindrical shell coated deadening and decoupling materials

The research on structural vibration and sound radiation of underwater ring-ribbed cylindrical shell, which is coated with a kind of deadening and decoupling materials, becomes a focus in recent years. This paper analyzes the problem on two aspects: model experiment and numerical calculation. The model experiment is carried out including three cases firstly, in which the structural vibration response and radiating acoustic field are measured respectively, and the results gained in these three cases are analyzed to discuss the effect of reducing structural vibration and radiating noise of the deadening and decoupling materials. The coupling FEM/BEM and the SEA methods are both used in numerical calculation, i.e. the arithmetic of the coupling FEM/BEM method is adopted to calculate the low frequency characteristics and the SEA method is adopted to calculate the medium-high frequencies characteristics of the model. By comparing experimental results with numerical calculation results, it is proved that the algorithm adopted in this paper is reasonable.     

梁系统计能量分析中传输波的影响

机械系统中激励源传出的波将沿传输路径衰减,并会经由含源子系统边界传递出去,因而只有输入功率的残余部分以混响场的形式消耗在该子系统内。为提高应用统计能量分析法（SEA）计算振动噪声的精度,对上述过程进行深入分析,并以一个简单梁系为例,给出传入该梁系的输入功率的表达式。分析结果表明,传输波对计算结果的影响随着损耗因子的增加而增加。同时,分析将传输波的影响计入诸如舰船这种复杂空间结构的实际可行性。估算结果表明,仅对含源子结构考虑传输波的影响是充分可行的。     

基于SEA的船舶螺旋桨横振传递路径分析及降噪研究

采用统计能量分析(Statistical Energy Analysis, SEA)对某船螺旋桨轴横振在到舱室中产生的噪声进行了仿真,在图论框架下将SEA系统等效为赋权有向图,求解中高频振动能量传到舱室的主要传递路径。使用偏离算法从赋权图中得到了500条传递权重最大的路径,从而确定螺旋桨振动传递到主机舱和集控室的主要路径。分析结果显示,螺旋桨横振激励主要通过二层甲板的与横舱壁的耦合传递到船首方向的舱室产生噪音,双层底和船壳对振动传递影响较小。在传递路径结构和耦合连接处采取的降噪措施可使集控室的噪声在各频段降低3 dB。     

运用统计能量法研究壳体的振动与声辐射特性

应用统计能量分析建立了水下壳体的统计能量分析模型,结合算例研究了水下壳体的高频振动与声辐射特性,得出了一些有用的结论.事实表明该方法能有效地应用在水下壳体结构的振动与声辐射特性分析上,具有较强的工程适用性和可操作性.