声振系统中高频能量流分析法研究进展
2012-09-08李鸿光
振动与冲击 2012年11期
游 进,孟 光,李鸿光
(1.中国空间技术研究院 载人航天总体部,北京 100094;2.上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240)
出于经济性要求和减重的考虑,很多产品结构(如汽车、船舶、航空航天器等)采用很多轻薄构件,使得这类结构的中高频减振降噪问题显得较为突出。目前广泛应用于预测复杂结构声振响应的成熟手段主要包括以力和位移为基本变量的有限元/边界元法[1-2],以及以能量为研究变量的统计能量分析法[3-6](Statistical Energy Analysis,SEA)。对于传统的有限元/边界元法,由于结构在中高频上的模态波长很小,声振响应建模分析需要划分非常细密的网格,造成计算成本过高。此外,中高频上,结构参数、边界条件及载荷的细微变化均会对结构的位移响应造成显著影响,传统的有限元/边界元法作为一种确定性方法,其计算结果只能视为声振系统所有可能动力响应集合的一个样本,这进一步反映出有限元/边界元在中高频应用上的局限性。SEA法基于结构动力分析的模态方法提出,以耦合结构子系统的空间及频率平均总能量为基本研究变量,并从能量存储、传递和耗散的角度来描述结构的动力行为。SEA采用集总参数模型,所建立的模型规模较小,对于复杂结构,只需用一组线性代数方程便可反映耦合子系统间的能量平衡关系,求解方程便可得到所有子系统的稳态振动能量,因而方法的计算效率很高。经典SEA法的不足之处在于其引入的假设过于苛刻,因此一直以来都有学者质疑其合理性[7-9],同时这些假设也将SEA法的适用范围限制在高频区域。……
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