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。     

统计能量分析法及其损耗因子确定方法综述

统计能量分析法(SEA)在中高频段被广泛用于预测复杂结构的振动和噪声传递,本文阐述了统计能量分析法及其在船舶上的应用和局限性。统计能量分析法将结构划分成若干子系统,这些子系统以在窄频带内存储的振动能量和模态数的多少为特征,耦合损耗因子和内损耗因子分别用来表示各子系统之间的耦合程度和能量的损失程度,是统计能量分析法应用中的重要参数,本文综述了近四十年来国内外统计能量分析法研究中确定损耗因子的方法。     

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。     

基于有限元能量流的混合结构间耦合损耗因子

为了减轻船舶结构重量,降低重心,高速船往往采用钢、铝混合结构,两者之间采用过渡接头进行连接会影响结构声波的传递。耦合损耗因子(CLF)作为统计能量分析法的一个关键参数,对船舶舱室噪声预报有着重要影响。基于有限元能量流法构建了相应的数值计算模型,采用Matlab软件编写计算程序,将其应用于某典型钢、铝混合结构的计算中并对其进行了验证,同时还研究了连接接头参数及加筋板对结构耦合损耗因子的影响,结果表明:增加接头的重量或横截面积可以减小中高频段的耦合损耗因子。所编程序可以为该类型船舶的噪声预报及减振降噪提供建议与指导。     

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.     

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。     

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...     

豪华客滚船全频段舱室噪声预报及降噪设计

豪华客滚船对于整体性能和舒适性要求较高,但由于船体结构复杂、舱室数量众多、多重噪声激励下,存在噪声预报准确性不足,降噪设计难度大的问题。本文提出一种基于统计能量法（SEA）、有限元-统计能量法（FE-SEA）,有限元法（EFEA）的豪华客滚船全频段噪声预报方法,并结合贡献量分析开展舱室降噪设计。首先,基于统计能量法建立高频声振耦合模型,计算各板子系统模态密度,进行频段划分,进而建立有限元-统计能量分析模型和有限元模型;其次,通过设置损耗因子、耦合损耗因子,确定螺旋桨振动噪声,主机和电机辐射噪声、振动噪声及空调通风噪声等主要噪声源,进行全频段声学分析。最后,根据《船上噪声等级规则》MSC.337(91)噪声标准规范,提出相应降噪方案,并进行贡献量分析。结果表明,该研究成功对船舶舱室进行全频段声学预测,经降噪处理后,舱室噪声值满足规范值要求。     

结合均值导纳法的声呐腔自噪声统计能量分析

讨论了湍流边界层激励下声呐腔自噪声统计能量分析.采用圆柱一圆板组合结构模拟艏部声呐罩,重点讨论了湍流边界层输入功率计算,及利用均值导纳法求解多耦合结构之间的直接耦合损耗因子及间接耦合损耗因子,给出了详细的理论推导,最后给出了具体的算例.分析结果可作为湍流边界层激励下声呐腔自噪声工程估算的参考.     

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。     

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。     

水下双层圆柱壳全频段声振特性研究

为研究水下双层圆柱壳结构全频段声振特性,基于VA-ONE建立了FE-BEM混合法、FE-SEA混合法及SEA法3种不同的计算模型,进行了不同辐射介质中辐射声功率及外壳振速的计算,并进一步研究了内外壳及肋板厚度、约束条件、激励位置及层间流体对双层圆柱壳声辐射特性的影响;基于FE-BEM混合法研究了圆柱壳结构的声散射特性;研究了肋板在结构振动能量传递中的作用,提出了2种阻尼肋板的减振降噪方案并进行相关仿真分析.结果表明:重流体能够抑制结构的振动,但由于重流体声阻抗较大,结构的辐射声功率变大;结构声散射曲线在某些频率处出现峰值,且峰值频率与结构自身的固有特性有关;阻尼肋板能得到较好的减振降噪效果,工程上建议使用金属聚氨酯阻尼肋板.     

阻抗管中多自由度波导抑振器的声辐射

多自由度波导抑振器通过自身的运动来抑制弹性基板中弯曲波的传播,但其自身的运动也将引起声波向周围介质辐射。为了定性研究其声辐射性能,在物理建模时,将波导抑振器视为由一个单极子共振器(类似于Helmholtz共振器)和一个偶极子共振器复合而成的结构。单极子共振器通过一根弹性细杆连接在弹性基板上。在外界振动的激励下,单极子共振器产生一个振荡的体积速度,偶极子共振器产生一个振动的偶极子弯矩。它们都将在介质中引起相应的声辐射。由于该模型具有损耗阻尼,因而可以耗散部分振动能量。同时,在单极子共振器的共振频率处,受激振动声辐射将出现峰值,而在偶极子共振器的共振频率处,由于受弯矩阻抗特性的影响,该频段的受激振动声辐射将产生一个阶跃。水声阻抗管中的试验研究证实了这一结果。     

粘弹性阻尼材料减振性能试验评估方法

为在船体结构声学设计阶段或阻尼材料研制阶段预先评估粘弹性阻尼材料的减振效果,基于锤击法,建立平板振动试验模型,引入频响函数幅值平均衰减量参数,对3型粘弹性阻尼材料复合试样分别在不同频段内的减振效果进行对比分析。结果表明：基于损耗因数和频响函数幅值平均衰减量的粘弹性阻尼材料减振效果试验评估方法能迅速在不同频段对阻尼材料的减振性能进行排序;利用频响函数幅值平均衰减量,可对耗能机理较为复杂的约束阻尼减振效果进行评估,为结构设计或研发阻尼材料提供依据。     

功率流理论、统计能量分析和能量有限元法之间的关联性

基于能量的方法由于可以克服传统结构动力学在分析高频问题的某些不足,因而在很多工程领域得到广惴河τ?本文全面回顾了功率流理论、统计能量分析、能量有限元法四十年以来的研究进展,以功率流理论为线索,将统计能量分析和能量有限元法进行了较全面的讨论,并将其归纳到基于能量的分析方法的理论框架内.最后,比较三种理论的基本原理,并指出它们在基于类似的能量平衡方程,输入和损耗功率表达形式上的关联性.而且还指出了它们在处理结构振动和声辐射问题上各自适用的频率范围.     

阻振质量参数对动力舱段隔振性能影响规律研究

Rigid blocking masses are located in the typical base structure of a power cabin based on the impedance mismatch principle.By combining the acoustic-structural coupling method and statistical energy analysis,the full-band vibration and sound radiation reduction effect of vibration isolation masses located in a base structure was researched.The influence of the blocking mass’ cross-section size and shape parameters and the layout location of the base isolation performance was discussed.Furthermore,the effectiveness of rigid vibration isolation design of the base structure was validated.The results show that the medium and high frequency vibration and sound radiation of a power cabin are effectively reduced by a blocking mass.Concerning weight increment and section requirement,suitably increasing the blocking mass size and section height and reducing section width can result in an efficiency-cost ratio.     

基于液压阻尼减振器的轴系纵振控制研究

在船舶主推进轴系中安装液压阻尼减振器可减小轴系的纵向振动。首先对安装被动式液压阻尼减振器的船舶主推进轴系进行数学模型简化,推导推力轴承基座处的力传递率公式与加速度插入损失公式,并分析液压阻尼减振器的结构参数对减振效果的影响。轴系台架试验表明,插入损失计算结果与测试结果吻合较好。然后,采用单神经元自适应PID控制器,将原有的被动式液压阻尼减振器变为主动式液压阻尼减振器,分析在周期载荷和随机载荷激励下力传递率随时间的变化。计算结果表明,合理选择液压阻尼减振器的参数能有效地实现纵向减振,且单神经元自适应PID主动控制单元能进一步抑制力传递率的峰值。     

大功率船用齿轮箱传动系统和结构系统耦合特性分析

船用齿轮箱是船舶轮机系统的重要组成部分,其动态性能的好坏直接影响系统的性能,因而开展船用齿轮箱动态特性研究具有重要的意义。文章对某大型船用齿轮箱的固有特性进行分析,通过轴承支撑把传动子系统和结构子系统两者耦合起来,建立齿轮—转子—轴承—箱体耦合系统动力学模型。采用有限元软件中的Lanczos方法对齿轮箱系统固有特性进行了计算,得到固有频率及其振型,通过分析齿轮系统的激励频率,得出传动级离合器齿轮在工作过程中造成了较大的振动和噪音,与实际相符。     

船舶轴系扭振计算和测试实例分析

船级社规范对轴系扭振提出了计算和实测的要求。本文对若干轴系固有频率的实测值与计算值不一致的船舶进行了分析，并给出了对影响其相应计算精度的减振器、曲轴、联轴节刚度等扭振参数进行了修正的实例；通过实测，对无阻尼自由振动计算的振型精度亦进行了分析，按振型推算系统响应超规范要求的船舶，可根据实测振幅来调整阻尼参数并用解析计算法来评价轴系扭振特性。结果表明，精确测定出系统的固有频率和振幅，从而核定轴系的扭振参数，是提高扭振计算精度的关键所在。