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.     

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.     

某内燃机车司机室声固耦合噪声仿真分析

建立某内燃机车的白车身声固耦合有限元模型,对司机室的结构模态、空腔的声学模态以及声固耦合模态进行了分析计算,并在柴油机安装梁处施加单位激励载荷,对司机室前200 Hz的振动及声场响应进行计算分析.针对声场响应的仿真计算结果对声压的峰值产生的原因进行了详细的分析.结果表明:在91、119、131、143、170、198 Hz处由于司机室壁板共振产生了明显的声压峰值,在116、131、143以及164Hz处由于声固耦合使得声压级骤增,需要在实际操作中对该频域加以控制.     

基于有限元分析的铁路货车车体优化设计

以车体轻量化优化设计为目标,建立了C80通用敞车的有限元模型,对车体在主要工况下的强度和刚度进行了计算;以此为基础,建立了车体优化模型,以整个车体的各板厚度为设计变量,以整车各单元应力、中梁和边梁位移为约束,以重量最小为目标,用可行方向法对各设计变量进行优化,实现了车辆优化设计,优化设计使车体重量减小了13.83%.本...     

基于代理模型的高速列车头型优化设计

为降低高速列车的气动阻力,对高速列车流线型头尾进行优化设计.建立高速列车空气动力学模型,基于三维黏性不可压缩控制方程组和两方程湍流模型,对明线上运行的3节编组列车周围流场模拟计算.构造6个优化设计变量关于空气阻力的响应面函数.结果表明,各优化设计变量之间相互耦合,和优化目标之间存在非线性关系,同时得到了各设计变量对空气阻力的贡献率.优化后,空气阻力值降低10.8%.     

FEM／BEM法振动板减振降噪优化设计

振动板的减振降噪设计是相关工程中结构设计的重要内容之一,优化设计可在设计阶段通过对设计模型的定量修改获得理想的减振降噪效果.基于有限元直接法计算了一两端固支矩形平板的频率响应,以板局部厚度为设计变量,以振动板各节点振动速度最小化为目标,建立了减小振动速度的优化模型,用可行方向法对一简支矩形板在1～200 Hz的振动实施了优化;用间接边界元法对振动板在优化前、后的声学进行数值分析,以比较振动优化的降噪效果.实例结果表明,优化设计通过对结构重量的重新分布可在结构重量相对不变的情况下,在一较宽频段内均得到减振降噪效果.     

非定常风荷载下空间结构的动力优化

目前对风敏感结构的抗风优化设计集中于高层建筑,很少针对大跨空间结构.基于风致动力响应分析对广州国际会展中心的屋盖结构进行优化设计.首先介绍非定常风场中空间结构动力优化的方法,然后基于风洞试验获得非定常风荷载并进行风振响应计算,最后进行以钢管内径为设计变量、以强度和位移为约束条件的优化设计.研究结果表明,基于ANSYS一阶算法的抗风优化效率较高,使屋盖总体积降低了约30％,构件应力降低了26％,且振动响应更加平稳.因此,通过抗风优化设计不仅降低了工程造价,且使各构件的受力更加协调,提高了结构整体刚度.     

基于遗传算法的车体钢结构拓扑优化设计

以车体钢结构重量最轻为目标,以梁截面和梁位置拓扑为设计变量,应力、位移为约束条件,建立了优化模型.以MSC.Marc软件作为分析器,将其中的生死单元技术与遗传算法的思想有机的结合起来,建立了一种研究结构拓扑优化的新方案,编制了计算程序系统.并应用此系统对某车体钢结构进行优化设计,取得了成功,充分证明了该系统的正确性和实用性.     

PC连续箱梁优化设计及系统开发

为了实现PC连续梁的自动优化设计,文章建立了一个优化模型。借助结构分析程序进行连续梁的估束与应力、挠度、剪力的计算,通过反复调用不同设计变量下的计算数据进行变量优化,直到求得最优解,实现结构优化设计;并基于此模型开发了3跨悬灌施工连续箱梁桥自动优化系统,使得连续梁桥优化设计简单与准确。结合工程实际,以耒水桥为例进行优化设计,结果表明总造价比原设计降低20.1%,结构受力更加合理。     

FEM／BEM法振动板减振降噪优化设计

振动板的减振降噪设计是相关工程中结构设计的重要内容之一,优化设计可在设计阶段通过对设计模型的定量修改获得理想的减振降噪效果．基于有限元直接法计算了一两端固支矩形平板的频率响应,以板局部厚度为设计变量,以振动板各节点振动速度最小化为目标,建立了减小振动速度的优化模型,用可行方向法对一简支矩形板在1—200Hz的振动实施了优化;用间接边界元法对振动板在优化前、后的声学进行数值分析,以比较振动优化的降噪效果．实例结果表明,优化设计通过对结构重量的重新分布可在结构重量相对不变的情况下,在一较宽频段内均得到减振降噪效果．     

结构声辐射边界元声学灵敏度研究

声学灵敏度反应了结构振动引起的辐射声压与结构表面法向振动速度之间的关系.分析了基于边界元法的结构振动声辐射计算原理,推导了声学敏度.用有限元法计算结构动力学响应,以有限元法计算的结构振动速度为边界条件,基于边界元法计算结构振动幅射的声压及声压对振动速度的灵敏度.以一六面体的振动为研究实例,得到了其振动的外场声压及其对结构振动法向速度的灵敏度.结果表明声学灵敏度只与结构几何形状及设计域点的位置有关.     

结构声辐射边界元声学灵敏度研究

声学灵敏度反应了结构振动引起的辐射声压与结构表面法向振动速度之间的关系.分析了基于边界元法的结构振动声辐射计算原理,推导了声学敏度.用有限元法计算结构动力学响应,以有限元法计算的结构振动速度为边界条件,基于边界元法计算结构振动幅射的声压及声压对振动速度的灵敏度.以一六面体的振动为研究实例,得到了其振动的外场声压及其对结构振动法向速度的灵敏度.结果表明声学灵敏度只与结构几何形状及设计域点的位置有关.     

水下声散射问题的奇异积分研究

奇异积分和近奇异积分的数值计算是实施边界元法研究水下目标声散射特性的一个难点,全局法是一种可以将面积分转化为计算沿边界曲线的线积分,基于全局法的思想,推导得到了边界元法中奇异积分和近奇异积分的数值计算表达式．仿真结果表明通过奇异积分和近奇异积分的精确处理,提高了边界元法的数值计算精度;且由于得到的数值表达式是闭合的,提高了积分的计算速度;得到的数值表达式不仅可以用于水下声散射特性研究,在声辐射、电磁散射等研究中都可以得到满意的精度．     

声相关计程仪过程分析存在的问题探讨

提出目前声相关计程仪原理分析过程中存在的问题，及其正确的分析方法，从而使其工作原理的分析过程清晰明了。     

薄壁声测管在工程中的应用

灵江大桥建设工程,采用钳压式薄壁声测管代替常规的无缝钢管,解决了无缝钢管作为声测管在施工中遇到的多种困难,同时降低了施工成本,可为同类桥梁桩基设计和施工提供借鉴。     

声发射在土木工程中的应用

基于声发射技术的发展及其在土木工程中的应用,简要介绍声发射技术的优越性和发展前景,并指出声发射技术的应用发展局限及其影响因素,有利于声发射技术在土木工程中的推广应用.     

薄壁声测管在工程中的应用

灵江大桥建设工程,采用钳压式薄壁声测管代替常规的无缝钢管,解决了无缝钢管作为声测管在施工中遇到的多种困难,同时降低了施工成本,可为同类桥梁桩基设计和施工提供借鉴.     

Wave Number Method for Three-Dimensional Steady-State Acoustic Problems

Based on the indirect Trefftz approach, a wave number method (WNM) is proposed to deal with three-dimensional steady-state acoustic problems. In the WNM, the dynamic pressure response variable is approximated by a set of wave functions, which exactly satisfy the Helmholtz equation. The set of wave functions comprise the exact solutions of the homogeneous part of the governing equations and some particular solution functions. The unknown coefficients of the wave functions can be obtained by enforcing the pressure approximation to satisfy the boundary conditions. Compared with the boundary element method (BEM), the WNM have a smaller system matrix, and is applicable to the radiation problems since the wave functions are independent of the domain size. A 3D acoustic cavity is exemplified to show the properties of the method. The results show that the wave number method is more efficient than the BEM, and it is fairly accurate.     

水声传播的高斯波束跟踪方法研究

分析了高斯波束跟踪方法计算水声场的理论,综合其数值实现时的初值确定以及一种海底反射系数的计算方法.针对接收器位于界面附近时声场计算值偏小的问题,分析了其原因并引入和运用虚射线概念,给出了一种改进的算法流程.结合数值算例进行了仿真分析,并与kraken的计算结果进行了比较,在实例所用海洋声速剖面环境和声源接收器几何配置下,二者都具有较好的一致性.结果表明,改进算法能较好地解决上述接收器位于界面附近时声场计算值偏小的问题.     

海洋声学环境对声纳的影响评估

主要分析影响声纳性能的海洋声学环境因素,给出影响声纳作用距离的声传播损失、海洋环境噪声和海洋混响的声学模型.这些模型的使用,对声纳性能预测和分析具有重要的工程价值.