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.     

轨道车轮振动声辐射边界元法数值仿真

轮轨噪声是铁路运输的主要噪声源,车轮噪声是轮轨噪声的主要部分之一,车轮的振动声学仿真对设计低噪声车轮有重要意义.建立了车轮振动的三维有限元模型,用有限元法计算车轮约束模态及振动,用直接边界元法计算车轮的声辐射,用该方法分析了车轮在1～3000 Hz的振动声辐射.结果表明,在1～3000 Hz的频率范围内,车轮外侧声压级大于车轮上部和前部的声压级,域点声压级随频率增加而增大.本研究为进一步对车轮进行随机振动声学分析及优化设计奠定了基础.     

基于瞬态边界元法的铁路车轮声辐射研究

轨道车轮的振动声辐射瞬态特性分析能够直观反映车轮结构的时域振动响应和时域声辐射特性.利用有限元/瞬态边界元法的计算机仿真技术,对S形辐板车轮在时域下进行振动及声辐射特性分析.研究结果表明:踏面和辐板的轴向位移响应级基本一致,且轮辋和辐板之间轴向振动存在耦合关系;踏面、轮辋和辐板轴向位移响应级的变化趋势一致,具有类似于"拍"的周期特性;在车轮轴线上距离车轮30m处的声压集中在60~80dB,且随时间的增加整体缓慢上升,再趋于平稳;声压主要分布在3 500Hz以下的频段.研究结果为瞬态声辐射仿真技术在车轮振动声辐射特性研究中的应用提供参考.     

基于瞬态边界元法的箱梁声辐射

为进一步开展桥梁结构噪声的研究,基于有限元-瞬态边界元法理论,对铁路32 m简支箱梁桥进行了时域振动响应及声辐射特性分析.首先,利用有限元软件ANSYS建立轨道-桥梁有限元模型;然后,运用车-线-桥仿真程序(TTBSIM),仿真计算得到轮轨相互作用力,并作为有限元模型的外部激励进行了列车动荷载作用下桥梁的时域振动响应分析;最后,以桥梁振动响应为边界条件,利用声学边界元软件Sysnoise研究分析了由列车动荷载引起的桥梁瞬态辐射噪声,并将测点声压计算值与实测值进行了对比验证.研究结果表明,200 km/h高速列车作用下桥面板振动级明显大于桥底板和桥梁腹板,桥梁主要噪声辐射部位为桥面板;桥梁结构噪声主要集中于低频段;随距离增加,噪声幅值逐渐减小,且高频噪声衰减速度明显快于低频噪声.      

用边界元法研究消声器的声学性能

指出了现有的阻性和抗性消声器理论计算公式的缺陷和局限性,说明了用边界元法计算消声器性能的可行性和优越性,并针对轴对称的消声器这一具体声学结构,从基本积分方程出发,导出了Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程基本解的具体表达式。从理论上说明了如何用边界元法来解决轴对称消声器的声学性能计算。并用计算结果与测试结果进行对比,给出了直观的对比表与图,证明了用边界元法计算结果是可靠的,为消声器产品的ＣＡＤ设计提供了有力的分     

基于边界元法的平板结构声振性能数值计算

利用SYSNOISE软件采用有限元＋边界元方法计算了一四边简支的平板在空气中和水中的振动和声辐射，并将计算的结果与有关解析解进行分析比较．结果表明2种方法结果相近，这就相互验证了对于计算简单结构2种方法的合理性与准确性．     

结构随机振动有限元/边界元法声学数值仿真

建立了结构振动的有限元模型和声学分析的边界元模型,基于边界元法推导了声学响应函数的计算公式,利用声学响应函数和激励谱密度推导了设计域点响应声压的自谱密度函数.以平板稳态振动声辐射为研究算例,计算了1~200 Hz的声学频率响应函数,并计算了系统受常谱密度和变谱密度随机载荷激励的声学响应.理论推导和实例结果表明,基于边界元法的声学响应函数可有效的求解随机声场.     

结构随机振动有限元/边界元法声学数值仿真

建立了结构振动的有限元模型和声学分析的边界元模型,基于边界元法推导了声学响应函数的计算公式,利用声学响应函数和激励谱密度推导了设计域点响应声压的自谱密度函数.以平板稳态振动声辐射为研究算例,计算了1~200 Hz的声学频率响应函数,并计算了系统受常谱密度和变谱密度随机载荷激励的声学响应.理论推导和实例结果表明,基于边界元法的声学响应函数可有效的求解随机声场.     

无限边界元及其在岩土工程中的应用

本文采用无限边界元法对无限或半无限域作弹性分析。给出了无限边界元法的位移和面力插值函数,这些插值函数中含有衰减函数。由此建立了相应的计算列式。数值算例显示,本方法是有效的并能大幅度节省机时,它在岩土工程中具有应用前景。     

双块式无砟轨道-箱梁结构振动与噪声参数影响分析

以跨度为32m的简支高架箱梁为研究对象,利用有限元法与间接边界元法相结合,分析了德国低干扰轨道谱激励下不同参数对双块式无砟轨道高架箱梁结构噪声的影响.结果表明:扣件刚度对钢轨的振动位移和箱梁底板的振动加速度影响较大,对高架箱梁结构噪声的影响主要在32Hz以下;行车速度对钢轨的振动加速度和箱梁底板的振动位移影响较大,对高架桥梁结构噪声的影响比较强烈,而且距离线路中心线距离越远的场点,其所受车速影响越大.     

Sound Radiation Analysis of Damping Structure Based on Response Surface Method

The methods of modifying dimension and shape of structure, or covering damping material are effective to reduce structure-borne noise, while these methods are based on the knowledge of qualitative and quantitative relationship between sound radiation and design parameters. In order to decrease the complexity of the problem, response surface method(RSM) was utilized to analyze and optimize the vibro-acoustic properties of the damping structure. A simple case was illustrated to demonstrate the capabilities of the developed procedure. A structure-born noise problem was approximated by a series of polynomials using RSM. Three main performances were considered, i.e. sound radiation power, first order modal frequency and total mass. Consequently, the response surface model not only gives the direction of design modification, it also leads to an optimal design of complex systems.     

潜艇声隐身态势评估方法研究

给出了一套评估潜艇声隐身态势的方法,其中包括两个指标--声隐身安全半径和被探测概率,用以评估潜艇的声隐身态势.将潜艇宽带噪声和窄带噪声分开考虑,分别研究两种噪声下潜艇声隐身安全半径的算法,并分析了对其的影响因素.     

复合材料层板的频散和声辐射特性研究

对复合材料无限大板中弯曲波的频散特性、结构和声波之间的交互作有进行了理论研究。得到了该类结构中弯曲波所激发的声速和声压的解析 表达式,揭示了层板中弯曲波和其传播方向对声波的影响。为噪声控制和无损检测提供了理论依据。     

随机共振与响应灵敏度相结合的结构损伤检测方法

为了解决强噪声背景环境下的结构损伤识别问题,提出了一种基于非线性降噪和损伤定位相结合的两步法.第一步将结构的激励响应和背景噪声通过非线性随机共振系统进行处理,降低背景噪声的干扰以突出响应;第二步将结构的局部微小损伤模拟为单元弹性模量的减少,求得响应信息对单元弹性模量的灵敏度,据此对结构单元弹性模量进行修正,从而实现结构损伤的定位.数值算例表明,该方法在50%噪声水平环境下,能较好地实现损伤定位,单一损伤识别误差率不超过0.2%,多损伤识别的误差率不超过0.5%.      

基于虚拟变量法的结构可靠度参数敏感性分析

在结构可靠度分析中,功能函数通常是强非线性的,并且随机变量之间往往存在相关性,这给基于一次二阶矩法原理的参数敏感性分析带来了困难。为此,提出了一种基于虚拟变量法的结构可靠度参数敏感性分析方法,推导了相关随机变量的敏感性计算公式,在计算可靠指标时无须求偏导,计算效率高。工程算例分析表明,在功能函数为非线性、变量之间相关的情况下,该计算方法是一种有效的结构可靠度敏感性分析方法。