结构-声场耦合模态特征值分析

结构-声场耦合振动在工业领域广泛存在,其理论分析和数值方法对车辆、船舶等内部降噪设计有重要意义.基于结构-声场耦合振动的有限元方程,推导了其左特征向量和右特征向量的关系,基于此证明了虽然无阻尼结构-声场耦合系统由于系数矩阵非对称属复模态问题,但其特征值为实数.用复Lanczos法计算了圆柱壳与内部声场耦合振动、六面体与内部声场耦合振动的耦合特征值,结果表明其耦合特征值确为实数.     

有限元模态叠加法声学-结构灵敏度

基于结构-声场耦合系统有限元模型,用有限元模态叠加法推导了系统在动力载荷作用下响应声压级对结构设计变量的灵敏度.以一矩形平板与立方体声场耦合系统为研究算例,计算了1～200 Hz声场内域点响应声压级对板厚度的灵敏度,分析了灵敏度随激励频率、设计变量的变化规律.计算结果表明,有限元模态叠加法求解声学-结构灵敏度的有效性和正确性.     

铝合金型材与空腔声场耦合振动声学优化设计

建立了铝合金型材与声场耦合振动的有限元模性,计算了耦合系统的声压响应;以声场和铝合金型材的结构尺寸参数为设计变量,以铝合金型材重量为约束,以声场内响应声压最小为目标,建立了优化数学模型,用零次优化算法对其进行了优化设计研究.优化设计使声场内最大声压降低了1200Pa,而且结构重量也得到了降低.结果表明,优化设计可有效降低声场内的声压,而且零次优化设计方法不用求解声压对设计变量的灵敏度,减小了计算量.     

轮对结构和扣件刚度对钢轨波磨的影响

为研究地铁线路小半径曲线轨道上钢轨波磨的形成机理和影响因素,基于轮轨摩擦耦合自激振动导致钢轨波磨的观点,建立了小半径曲线轨道上由动车轮对-钢轨-轨枕组成的轮轨系统有限元模型.采用复特征值分析和瞬时动态分析研究了轮轨系统的稳定性和动态特性.计算结果表明:在饱和蠕滑力作用下,轮轨系统存在较强的摩擦自激振动趋势,即产生钢轨波磨的趋势;动车轮对上齿轮箱的安装位置对系统的自激振动影响较小;扣件横向刚度对自激振动的影响较小,垂向刚度对自激振动的影响较为明显;不稳定振动随扣件垂向刚度的增加呈现先增大后减小的趋势,当其垂向刚度约为20 MN/mm时,钢轨波磨最容易发生.     

高速铁路箱梁桥-声屏障结构振动噪声初探

声屏障是轨道交通重要的降噪措施之一,但在列车经过时声屏障同样会产生振动成为向外辐射噪声的声源.以内折型声屏障为研究对象,将其简化为适用于声学计算的板壳单元,通过建立高架线路结构的有限元模型,以中国高速铁路无砟轨道谱作用下的声屏障以及箱梁桥-声屏障的动力学响应作为声学边界条件,基于有限元-边界元理论分别求解单独声屏障和箱梁桥-声屏障的声辐射特性,初步探究了声屏障对高架路段结构声辐射的影响,在此基础上进一步考虑了地面反射的作用.研究结果表明:声屏障的振动形式主要表现为水平局部振动以及垂向整体振动,水平局部振动对自身结构噪声辐射的影响最大,其结构噪声集中在0～180 Hz的低频段,与桥梁结构噪声频率范围重合度较高;桥梁上安装声屏障后的振动分布发生明显地改变,使得声压在部分频段内降低,周围声场的分布也发生了明显变化而且总体上声压增加了1～2 dB;刚性地面的反射会使整个声场的声压增大,声压增加值最大可达5 dB.因此,声屏障对高架线路的整体结构声辐射能够产生很大的影响,考虑地面反射的作用后更加显著.     

腹板开孔对轨道交通箱梁振动噪声的影响

实测了城市轨道交通简支箱梁各板件的振动与近场噪声, 结合板件声辐射理论研究了箱梁结构振动辐射噪声和箱梁振动的关系; 基于箱梁结构噪声易产生绕射的低频特性, 计算了矩形混凝土板件在不同开孔工况下辐射的结构噪声变化情况; 在考虑箱梁腹板开孔的基础上建立了车辆-轨道-箱梁耦合有限元模型和箱梁振动-结构噪声有限元-无限元模型, 分析了箱梁腹板开孔前后各板件的振动和结构辐射噪声变化情况。研究结果表明: 箱梁板件声辐射效率随频率的增加并不呈现线性关系, 箱梁各板件近场低频(低于250 Hz) 辐射噪声与结构振动加速度级也并非简单的线性关系, 箱梁辐射噪声由箱梁振动和箱梁各板件声辐射效率共同决定; 对于两端简支的开孔板件, 在开孔率基本一致(0.4%左右) 的情况下, 开孔直径越小, 板件振动辐射噪声声压级越小; 采用有限元-无限元方法模拟箱梁近场低频结构噪声, 既能解决单独采用有限元法时声场边界反射的影响, 也避免了采用有限元-边界元方法时多软件交叉使用的不便; 腹板开孔虽然增加了箱梁板件在某些频率(100~125 Hz) 处的振动响应, 但由于箱梁内、外部声场连通, 使得声短路效应增加, 降低了板件的声辐射效率和相应频段的噪声; 腹板开孔后在1~250 Hz频段内顶板、底板和腹板附近的总声压级分别降低了9.43、2.74和1.63 dB, 从而使箱梁结构噪声得到了控制。      

高速铁路沥青混凝土轨下基础振动噪声性能评估

为比较不同轨下基础噪声水平,通过ABAQUS建立声-固耦合模型,模拟结构振动产生的声场中的噪声变化.选取声场中的声压值转化得到的声压级值作为定量评价两种沥青混凝土轨下基础(ACRS-1型、ACRS-2型)和普通板式(SlabTrack)结构产生的噪声水平.结果表明,选用的声-固耦合模型可以较好地评估不同轨下基础下噪声.比较3种轨下基础结构可以发现,总体上, ACRS-1型和ACRS-2型结构要比普通板式结构的噪声要低,特别是ACRS-2型结构,比其他两种结构的噪声均要低.噪声降低的幅值出现在0.01、0.02、0.03 s附近,尤其在0.02 s附近, ACRS-2型结构低于普通板式结构的噪声幅值10~20 dB, ACRS-1型结构低于普通板式结构的噪声幅值5 dB左右.      

兰新客运专线动车组车轮多边形磨耗的机理

由于兰新客运专线的线路复杂环境，动车组车轮多边形磨耗现象严峻，加大了列车运行过程中的轮轨作用力，影响了乘客舒适性，给高速列车的安全运行造成极大威胁. 为解决上述问题，基于长期跟踪客运专线获得的车轮多边形磨耗规律以及摩擦自激理论的观点，建立了轮对-钢轨-轨道板摩擦耦合自激振动模型，通过复特征值分析方法来研究车轮多边形磨耗的形成原因及其发展规律. 研究结果表明，在直线线路上，轮轨间蠕滑力饱和引起的摩擦自激振动易导致车轮第15～16阶多边形磨耗；在制动系统和轮轨系统耦合的情况下，动力轮对和非动力轮对对应的不稳定振动频率分别容易引起第23～24阶和第22～23阶车轮多边形磨耗；轮轨之间的黏着系数变大可能是导致冬春季车轮多边形发展速度较夏季快的重要原因.      

中空挤压铝型材声振系统统计能量分析

建立了双层铝合金型材与声场高频振动的统计能量分析(statistical energy analysis-SEA)模型,以动力学力激励作为系统的能量输入,计算了铝合金型材和声场的动力学响应,比较了不同板厚度、位置对振动速度和对声场声压级的影响,计算表明靠近载荷的子系统具有更大的振动速度,板越薄振动速度越大,声场声压级越高,板厚度每减小0.5mm声场声压级增加约1dB.研究结果表明,统计能量法可有效计算铝合金型材的高频振动噪声,研究对基于统计能量的整车高频声振分析有重要意义.     

RNA二级结构的数学表示及其应用

根据RNA二级结构的基本序列在3-D空间中定义了使核苷酸集与点集之间一一对应的映射,进而利用这个映射在3-D空间中得到了RNA二级结构的新的3-D有向图形表示,然后基于3-D有向图形表示把RNA二级结构转化为特征向量序列和L/L矩阵,提取特征向量序列的夹角余弦和的平均值和L/L矩阵的不变量（特征值）,并作为特征向量来刻画RNA二级结构,最后利用特征向量之间的距离来描述序列或结构的不变性来分析了AIMV-3等九种病毒的RNA二级结构的相似性,得到了比较好的结果.     

受电弓区域气动激励特性及其对车内噪声的影响

基于三维可压缩黏性流体模型对350 km·h-1速度下受电弓区域的非定常流场进行模拟,分析了受电弓底板上的脉动压力特征;利用波数滤波方法,对底板区域的脉动压力进行分离,得到了对流压力和声学压力,分析了2种压力在波数和频率域的特性;基于统计能量分析方法建立了简化的受电弓区域车内噪声预测模型,分析了2种激励对车内噪声的影响。研究结果表明:受电弓底板上的脉动压力具有显著的低频特性,随着频率升高,受电弓底板上脉动压力的幅值迅速减小;受电弓底架和绝缘子尾涡是影响受电弓底板上脉动压力幅值的主要因素;对350 km·h-1的高速列车气动噪声问题,波数滤波方法能够较好地将2种激励分离;受电弓底板上的声学压力幅值远小于对流压力,主要的差异频段为800~3 500 Hz,最大差异接近20 dB, 随着频率增加,二者差异变小;虽然声学压力的幅值远小于对流压力,但其对车内噪声的影响却大于对流压力,当频率高于2 500 Hz后,声学压力激励导致的车内声压级响应比对流压力高约10~20 dB,这是由于2种激励在波数空间内的能量分布差异,使得声学压力具有更高的透射效率,特别是当频率高于结构的吻合频率后,声压的贡献占绝对优势,对车内噪声的影响不可忽视。      

NUMERICAL SIMULATION OF COUPLED STRUCTURAL- ACOUSTIC PROBLEMS USING FEM/IBEM

Introduction　　Numerical implementation of a coupling vibro-acoustic algorithm for the immersed elastic modelis a key problem.A thin shell interacting with itsexterior is one typical example of osciallatory be-havior.It is improtant therefore to identify thecoupled vibro- acoustic behavior in order to adjustthe vibro- acousticdesign of the interacting system.Some researchers adopted the finite elementmethod to study the coupling system,but theacoustic fluid region is limited in the near field…     

基于AHP的高速公路机电维护质量的模糊评价模型

采用层次分析法建立高速公路机电系统维护质量评价体系,通过维护质量的影响因素两两比较形成不同层次判断矩阵,以判断矩阵的最大特征根对应的归一化特征向量作为模糊评价的各元素权重向量,应用于三级模糊综合评价,建立了基于AHP的高速公路机电维护质量的模糊评价模型。通过实例分析表明,基于层次分析法的高速公路机电维护质量的模糊评价模型计算较为客观和稳定,具有较好的评价效果。     

250km/h动车组头车司机室及客室内流场数值分析

以某250 km/h动车组头车为研究对象,建立了其司机室和客室内流场的计算模型,利用计算流体力学数值仿真方法,采用κ-ε标准湍流计算模型和SIMPLE算法,对头车司机室和客室的空调风道和内流场进行了数值计算,获得了流场内流动参数的详细信息,并结合国际铁路联盟规程UIC 553-01-2005（客车的通风、采暖和空调型式试验）对头车司机室和客室的温度场和速度场进行评估.研究结果表明该头车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.     

Research on geological structure inversion method with acoustic computed tomography and borehole data

This article firstly proposes two problems related to geological structure inversion with acoustic computed tomography (CT): ① the results surveyed are different from true stratum layers; ② the existing acoustic CT inversion methods are based on wave’s travel route and velocity analysis, which is short of comprehensive analysis of the revealed geological data. Then, it puts forward the method of applying the borehole data to revise acoustic CT investigation result through controlling the boundary velocity. This method comprehensively uses acoustic data and borehole data to invert the rock masses’ shear wave speed. Comparing to calculating the rock mass’ wave speed with acoustic data alone, it makes full use of the information, and the results obtained are closer to real stratum. Finally, it applies the method to engineering project and the results gotten with the method are more accurate, which shows the reliability and accuracy of the method.     

基于Fluent与Virtual Lab发动机风扇气动噪声的联合仿真

以某款发动机风扇为研究对象,采用数值模拟方法,应用Fluent和LMS Virtual Lab分别模拟发动机风扇流场和声场分布。将计算结果与半消音室内的风扇测试噪声进行对比,验证了联合仿真计算风扇噪声方法的准确性。在工程实际中可用于对风扇性能的初步检测,可以为下一步风扇的优化提供技术依据。     

基于时频分析的去除魏格纳交叉干扰项的方法

基于对魏格纳交叉项和Matching Pursuits时频分解算法,提出了一种利用二次型标准化原理去除交叉项的仿二次型标准化魏格纳方法,并在实数域中论证了此方法的可行性.结果表明这种方法在去除交叉干扰项的应用中明显优于传统魏格纳变换,在实验中可以得出此方法和MatchingPursuits匹配追踪算法相比能达到同样效果的结论,即亦能完全去除交叉项干扰,变换时间复杂度在理论上和实验调试中远远小于匹配追踪算法,适用范围更加广泛.     

基于联合像素模型的稳健干涉相位估计

由于IPv4网络的广泛影响,其向IPv6网络的过渡需要很长一段时间.在此期间,IPv4协议和IPv6协议长期共存,过渡网络的管理是亟待解决的重要问题.针对此问题,分析了拓扑发现的一般方法和在IPv4/IPv6混合网络环境下拓扑发现需要解决的问题,提出了一种解决方案.方案综合了SNMP网络管理模式和traceroute6网络管理技术,解决了匿名路由器和交叉链路的发现等问题.实验表明该方案工作效率较高,结果令人满意.     

高速列车低噪声设计中的部件声学指标分解方法

提出了一种基于整车噪声仿真分析的部件声学指标分解方法；将高速列车的部件声学指标按类型分为声源指标和路径指标2种主要形式，分别基于声线法和统计能量分析方法建立了高速列车的车外噪声预测模型和车内噪声预测模型，通过选定的初始参数作为计算输入，预测车外、车内噪声，并与车辆顶层声学指标进行差异化对比分析；基于声源贡献、路径贡献与参数灵敏度分析，考虑多目标优化，确定了声源部件和路径部件的声学指标。研究结果表明:噪声源的指标分解，基于整车车外噪声仿真分析，当车外噪声预测结果满足声学设计目标且设计裕量在可接受范围之内时，此时的声源参数输入即可作为一组声源指标分解结果；对于传声路径的指标分解，基于整车车内噪声仿真分析，当车内噪声满足声学设计目标且设计裕量在可接受范围之内时，此时的路径参数输入即可作为一组路径指标分解结果；当声源指标或路径指标不满足整车噪声要求时，则需要进行声源或路径的贡献分析，计算主要贡献声源或路径的参数灵敏度，通过对主要贡献声源或者路径进行修正迭代，使之最终满足声学设计目标；低噪声设计需要不断综合多项指标的反馈，合理地调整部件声学指标，确保声学指标分解满足顶层目标，且具有可行性。      

纯方位目标运动分析的无偏最小二乘估计算法研究

纯方位目标运动分析中的最小二乘估计算法往往存在有偏问题,而卡尔曼滤波算法或辅助变量法又存在滤波初值问题,选取不当容易发散.为此提出了一种新的无偏最小二乘估计算法,它通过将状态变量扩维,利用求解矩阵对最小特征值所对应的特征向量的方法,求取目标的运动参数.仿真表明,ULSE算法能够渐进地逼近方差下限CRLB,并且其滤波精度有所增加.