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能量有限元法研究及其应用

结构的振动噪声预报及其控制无论对于军船还是民船都是一项十分重要的研究课题,它关系到舰艇的隐身性能、船舶的舒适性以及结构的安全性。由于船舶结构的振动噪声通常属于高频范围,因此本文的主要内容有:1) 回顾了从能量角度研究高频振动噪声问题的各种方法,详述了一些主要研究方法的优缺点,并阐述了统计能量法的基本原理。2) 针对船舶结构的基本构件—杆、梁结构,采用能量有限元法,分别推导了在简谐激励下杆、梁结构的能量密度控制方程,对于杆结构得到了能量密度及声强的表达式;对于梁结构得到了能量密度解的三个分量,分析了近场解对总能量密度的影响,得到了梁的能量密度远场均值解和声强远场均值解之间的关系。并将结构的能量密度控制方程与一维结构热传导方程进行了对比分析,得出了有实用价值的结论。3) 根据小阻尼假设,推导了无限大板在简谐激励作用下能量密度的控制方程,建立了能量密度和声强之间的关系,得出了远场解的表达式。在此基础上,考虑边界的反射作用,推导了  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

结构中高频响应预示的能量有限元法研究

随着工业发展,动力设备的功率也随着增大,振动能量也随着增大,机械结构也日益向着轻薄方向发展,导致结构中振动和噪声问题日益加剧。如果在结构的设计中,可以预测结构中能量走向,那么就可以解决振动和噪声的问题,就可以尽量避免反复设计和实验,可以采用有效的隔振降噪措施,这样既降低了设计费用又可以加快设计速度。然而无论在航空、航天、船舶、建筑行业还是在机械行业,将位移和力作为研究变量,是普通有限元的研究方法,但是随着频率增大,普通有限元方法就难于精确的分析。本文首先对统计能量分析、功率流理论、能量有限元法的原理和近几年的研究进展进行较全面地介绍,重点介绍了能量有限元法的思想、发展与应用现状。能量有限元法是用来分析结构中高频能量分布的一种新方法,其主要考虑的是能量以波的形式在结构中传递,用有限元思想离散结构,从而得到结构中感兴趣点的能量信息,使结构的几何特性和阻尼特征得到充分的表达。其次通过能量有限元法得到了梁结构、板结构以及含裂纹结构的控制...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
山东大学

基于能量有限元法的板耦合结构振动特性分析

相对于传统有限元法及统计能量分析方法,能量有限元法因其在中高频的普遍适用性,以及可预示结构中某特定点的振动特性等优点,已经成为研究振动及噪声不可或缺的方法。本文以国家自然科学基金“基于功率流有限元分析的复杂柔性振动体系的智能控制研究”(No.50805088)和汽车仿真与控制国家重点实验室开放基金“汽车驾乘室振动噪声的功率流有限元分析及主动控制研究’(No.20091110)为基本课题来源,以不同耦合板结构为基本研究对象,重点讨论了能量有限元法在其结构中的应用。本文研究的主要内容及创新点主要包括如下几个方面。详细推导了薄板结构中弯曲、面内纵波及面内剪切波的控制方程,为后续章节建立能量平衡方程及计算能量传递系数提供最必要的基础条件。将不同耦合结构、不同激励情况下三个坐标轴方向上的振动位移表达式进行了整合,使其在计算时仅需删减相对应的项,从而使表达式具有相当的适应性。详细讨论了不同激励情况下能量传递系数随入射角度的变化趋势,以及频率...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)

能量有限元法的研究及其在车身中的应用

能量有限元方法是一种以能量密度为基本变量的数值计算方法,其能量传递方程是关于时间、空间平均的能量密度和强度的关系式,用于中、高频结构振动与噪声问题的分析。该方法既能克服有限元方法(FEA)在中、高频分析中由于结构模态密集而存在频率上限问题,又能改善统计能量方法(SEA)丢失子系统空间变量信息问题。随着汽车、航空航天等领域的产品向高性能、轻量化、智能化发展,以及现有分析方法的局限性,迫切需要开发新的替代方法来解决中、高频振动与噪声问题。本文从经典位移解推导出细长杆、欧拉-伯努利(Euler-Bernoulli)梁、薄板的能量密度微分控制方程,利用结构耦合处能量流平衡方程,推导出能量流与能量密度关系式,用于解决结构耦合处能量密度不连续问题。本文的主要工作如下:(1)研究受纵向简谐激励的杆及其耦合结构的振动问题,涉及杆结构能量有限元方程的建立、结构耦合处能量流与能量密度关系式的开发、一端自由一端固定的细长杆和两耦合杆的能量密度计算与分...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

基于能量有限元法的导弹舱体结构载荷环境预示研究

导弹在发射、大气飞行及再入阶段弹体上将经受复杂和严酷的声振载荷环境,这类力学环境将严重危及弹体结构和弹上设备的安全和可靠性,因而需要有效的动力学载荷环境预示方法。传统的模态法和统计能量法在导弹结构中高频载荷环境预示中存在不足,在结合以往的国内外研究现状的基础上,本文针对中高频声振载荷环境影响下的导弹舱体结构,采用能量有限元法进行研究,以获得较为准确的导弹载荷环境中高频预示方法,为弹上各系统结构和强度设计提供依据。首先,建立了梁结构弯曲振动的能量密度控制方程,给出了功率输入和不同能量边界条件的处理方法,并利用伽辽金数值方法进行求解分析;进一步推导了无限大板和有限板结构的能量密度控制方程。在上述理论研究基础上,针对具体边界条件下的梁、板结构,采用能量有限元法进行仿真分析,并对比了能量密度精确解,以此验证能量密度控制方程解的正确性。其次,基于波动理论,建立了耦合梁和耦合板结构间的能量反射与透射关系;在此基础上,推导了一维耦合结构的能量...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

《振动与冲击》2017年11期
振动与冲击

基于能量有限元法的损伤板结构振动分析

工程结构在服役期间会出现各种形式的损伤,其结构动力学参数和能量传播形式也会随之产生变化,因此基于振动的结构损伤识别得到了广泛的研究并在工程运用中具有重要的意义。采用能量有限元法对含有损伤的平板和耦合板结构的振动特性进行分析,算例分析中分别采用能...  (本文共6页) 阅读全文>>