复杂结构的损耗因子和耦合损耗因子的测量方法

本文介绍利用测量结构振动能量比，测量组装结构的损耗因子和耦合损耗因子的方法。这种方法既适合于保守耦合结构，也适合于非保守耦合结构。这种方法的优点是同时可测量得到结构损耗因子、耦合损耗因子和间接耦合损耗因子，而不需要知道各子结构的模态密度。耦合损耗因子不仅包括共振传输而且也包含低频的非共振传输的影响。利用这种方法测量了转动机械系统的损耗因子和耦合损耗因子并用修正的统计能量分析平衡方程预测了结构振动响应。然后与实测的结构振动平均响应比较，一致性非常好。     

非保守耦合系统的耦合损耗因子

研究利用子结构的导纳计算非保守耦合系统的耦合损耗因子的方法。首先,利用经典保守耦合系统统计能量分析能量平衡方程的形式,推导了非保守耦合系统中耦合损耗因子与结构振动能量比的关系;然后,给出了利用子结构的导纳计算结构振动能量比的方法;最后,实验测量了非保守耦合系统的耦会损耗因子,并与理论预测值比较。结果表明,理论预测和实验测量结果的一致性很好。     

棒板耦合结构的振动能量传输研究

本文以棒、板耦合结构为例,从理论和实验上证明和验证了统计能量方法对强耦合结构仍然适用;进而又对该结构的耦合损耗因子进行了较为详细的计算和讨论,并与弱耦合条件下的统计能量方法结果进行了比较,得出了该方法适用的条件以及在低模态密度情况下耦合损耗因子的表示式;最后通过大量实验对所得结论进行了验证,结果是令人满意的。     

线耦合平板瞬态高频振动响应预报

提出了一种用于线耦合平板瞬态高频振动分析的预报方法.基于瞬态统计能量分析,从子系统能量平衡方程的动力学相似性,推导出了时域尺度变换法则:在时间尺度上进行缩尺变换,而损耗因子相应地成反比变换。在此基础上,针对线耦合平板的能量传递特点,导出了两种不同变换方式:一种对结构的材料参数进行变换,另一种对结构的几何参数进行变换。采用两种连接方式的线耦合平板模型对时域尺度变换方法进行数值验证,结果表明该方法能以较高的计算效率准确获得结构的瞬态高频振动响应。      

保守和非保守平板－边框耦合系统的SEA参数识别

本文利用保守和非保守耦合系统的统计能量分析原理，针对平板－边框耦合系统的具体结构形式，分别建立了两子系统和五子系统ＳＥＡ模型，重点研究了这两个分析模型之间的能量关系，从而使得复杂耦合系统的保守和非保守耦合损耗因子可以由与其相似的简单耦合系统推算出来。理论分析和实验研究的结果表明，平板到边框的保守耦合损耗因子为平板到梁的耦合损耗因子的４倍，非保守耦合损耗因子在计入与耦合阻尼相关的等效比例系数后也可得到相似的定量关系。理论分析结果与实验结果良好的一致性证明了本文研究方法的可行性与研究结果的可靠性。     

非保守耦合系统的等效内损耗因子

本文利用经典统计能量平衡方程的形式研究了非保守耦合系统的能量平衡机制，从而得到了等效内损耗因子的计算公式；同时给出了等效内损耗因子的工程计算方法。以双振子非保守耦合系统为例，通过数值计算，研究了耦合参数对等效内损耗因子的影响。结果表明：等效内损耗因子出现负值是非保守耦合系统能量平衡的必然结果。     

负损耗因子的成因分析

本文根据双耦合系统的经典统计能量平衡方程分析了利用该方程进行ＳＥＡ参数测量中产生负损耗因子的可能性；通过对双非保守耦合线性振子的振动分析，从理论上分析了负损耗因子形成的条件。结果证明：非保守强耦合是产生负损耗因子的必要条件；而测量频率带宽内不同时包含两振子的固有频率或两振子的参数存在较大差异是产生负损耗因子的充分条件。负损耗因子的绝对值随耦合参数的增大而增大。     

随机耦合模型中损耗因子的分析与获取

随机耦合模型(RCM)是研究电磁脉冲干扰下波混沌系统中感应电压统计预测的新方法,其中波混沌腔体损耗因子的获取是这种方法使用的关键。从随机耦合模型理论出发,分析了损耗因子对腔体阻抗随频率变化特性的影响,探讨了不同损耗因子下归一化阻抗矩阵的统计特性,提出了使用腔体散射阻抗与辐射阻抗的比值作对照,以快速获取腔体损耗因子的新方法。     

背衬参数对厚度模压电换能器特性的影响

系统研究了厚度模压电换能器的背衬厚度、声阻抗率及机械损耗因子对换能器振动性能影响,重点分析了在所关心频率附近的有效机电耦合系数和机械品质因数。计算结果表明,随着背衬厚度增大,换能器的有效机电耦合系数和机械品质因数均震荡减小;背衬声阻抗率与压电片声阻抗率差值增大,换能器有效机电耦合系数减小,机械品质因数增大;保持压电片厚度不变,增大背衬的机械损耗因子,换能器有效机电耦合系数单调减小,机械品质因数有极小值,在给定频率范围内电特性曲线趋于光滑。用有限元方法验证了等效电路计算方法的正确性,并对比了换能器的测试结果和计算结果。计算所得规律为厚度模压电换能器的设计和实验制作提供了理论依据。      

建筑结构间耦合损耗因子测量的新方法

本文提出了一种新的耦合损耗因子测量方法：声强法。声强法利用结构声强技术测量的耦合处功率流计算耦会损耗因子。严格地说，声强法是一种近似测量方法。本文以三种常见的典型耦合结构为例，实验证明了在大多数情况下，声强法的近似误差很小，可以略去不计；声强法测量的耦合损耗因子与传统的能级差法测量的耦合损耗因子是“相等”的，它们都具有“相同”的测量精度。声强法与能级差法是“等效”的耦会损耗因子测量方法。     

耦合摆特性模拟及振动耦合现象演示

分析了机械耦合摆的振动特性及耦合过程,提出了利用互感耦合电路模拟耦合摆的方法;设计并制作了—种互感耦合装置,模拟机械耦合摆的振动耦合和能量转换过程;通过与机械耦合的比对演示,将两种耦合的特性分析归结为相同的数学问题,在演示物理现象的同时,培养学生数学建模能力和对系统的综合分析能力.     

有限元-统计能量分析法的拖拉机驾驶室噪声研究*

对某拖拉机驾驶室内中频噪声进行预测,建立了拖拉机驾驶室FE-SEA(有限元统计能量分析)混合模型,通过理论计算和试验方法获取驾驶室结构内损耗因子等数据；加载振动和噪声激励后进行有限元-统计能量分析联合仿真,将仿真获取的驾驶室声压级与实测数据进行对比,分析对比表明该模型在中频段利用FE-SEA混合法分析所得结果与试验测试值拟合程度较高,分析各子系统对驾驶室声腔的能量贡献度,确定对驾驶室噪声贡献较大的子系统,针对性对驾驶室声学包进行整改,获得一定降噪效果。     

中频声振耦合的波函数统计能量法

为了提高中频声振耦合的计算效率,提出了波函数-统计能量法的结构-声学耦合方法,该方法从波动理论的角度出发,将波函数法(WBM)和统计能量法(SEA)结合,通过在耦合面分别施加声压激励和速度边界条件,推导了耦合面参数理论计算公式。将该方法用到长方体声腔和钢板耦合的模型中,并对100~1000 Hz的计算结果进行了实验验证。WBM-SEA模型与参考FEM-SEA模型以及实验模型的频响曲线对比结果表明,WBM-SEA与FEM-SEA以及实验结果吻合很好,验证了混合WBM-SEA的有效性。通过收敛性分析发现混合WBM-SEA方法计算时间比混合FEM-SEA方法更少。从而可以得出结论:混合波函数-统计能量法方法对中频声振耦合预测是有效的,且比FEM-SEA更加高效。      

耦合型高频光纤振动传感器实验研究

提出了一种耦合型高频光纤振动传感器,并设计了相应的解调电路和信号处理系统.对高频振动信号的响应波形和频率进行了测量,研究了光纤传感器对不同的振动强度和不同方向的振动信号的响应,分析了不同结构和不同材质的传输介质对光纤传感器测量结果的影响.实验证明所设计的耦合型高频光纤振动传感器截止频率达到8 kHz,振幅测量灵敏度为325 mV/mm,频率和幅值响应误差小于1%.     

随机耦合模型复杂腔体电磁耦合效应统计特性

针对微波脉冲激励下复杂屏蔽腔体内部电路耦合电磁量计算的问题,建立了一个微波混沌腔体,通过测试获取了含内部电路的腔体辐射和辐射散射参数,利用随机耦合模型(RCM),对干扰脉冲能量进行了归一化处理,计算分析了微波脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲数目以及腔体损耗因子对目标点感应电磁量统计分布的影响。计算结果表明:脉冲干扰下电路目标点耦合电磁量强于功率源激励;在脉冲能量一定的条件下,目标点耦合电磁量与微波脉冲的宽度、间隔和数目的变化均呈现一定的谐振特性,且单脉冲激励对电路的影响明显强于多脉冲。与此同时,实验还研究了电路易受电磁干扰的目标点的确定方法。     

基于高级统计能量分析的周期加筋板振动特性研究

统计能量分析(statistical energy analysis, SEA)是复杂耦合系统中、高频动力学特性计算的有力工具. 本文以波传播理论和SEA的基本原理为基础, 研究周期加筋板中弯曲波传播特性. 分析了周期结构的频率带隙特性和加强筋对板上弯曲波的滤波特性对SEA计算结果的影响规律, 发现经典SEA由于忽视了加筋板中物理上不相邻子系统间存在的能量隧穿效应, 而导致响应预测结果产生最高近 40 dB的误差. 为了解决这一问题, 本文应用高级统计能量分析(advanced statistical energy analysis, ASEA)方法, 考虑能量在不相邻子系统间的传递、转移和转化的物理过程, 从而大幅提高子系统响应的预测精度, 将误差在大部分频段降低至小于5 dB. 设计了模拟简支边界条件的加筋板振动测试实验装置, 实验测试结果与有限元结果符合较好, 对理论模型进行了验证.     

光纤—自聚焦棒—反射器耦合系统的后向耦合系数

用光线矩阵方法推导了光纤-自聚焦棒-反射器在共轴耦合情况下的后向耦合系数;分析了它与耦合系统结构参数之间的关系.用计算机模拟画出了反射器为平面镜的系统的后向耦合系数和后向耦合损耗的曲线分布,计算曲线与实验结果大致符合.     

振转耦合振子实验研究

介绍一个非常有趣的物理演示实验——振转耦合振子实验.弹簧振子实际上是一个具有两个振动模式的振动系统,两振动模式之间存在着耦合,振动能量将从一种模式向另一模式转移.在共振条件下可以实现能量在两模式之间的来回完全转移.     

耦合型光纤振动传感器实验研究

根据单模光纤耦合器的耦合比对耦合区长度变化敏感的特点,提出了一种耦合型光纤振动传感器,并设计了相应的解调系统对传感器的响应进行光电转换和信号处理.进行了静态和动态测试并给出了传感器在振动和冲击激励下的响应曲线,实验结果和压电传感器的测量结果相吻合.结果表明,耦合型光纤振动传感器不仅满足振动测量的要求,而且具有测量准确度高,制作简单,成本较低等优点.     

振动结构耦合动刚度的间接逆子结构辨识方法

耦合动刚度是复杂耦合结构振动分析中的一个非常关键的参数,其精确辨识对于结构振动特性评估与控制设计非常重要。为将逆子结构动态分析方法推广应用于振动结构耦合动刚度辨识,在建立了耦合动刚度逆子结构分析模型后,提供一种通过频率响应函数反演耦合结构动刚度的方法——间接逆子结构辨识法。最后采用单点和三点耦合二级子结构“质量-胶垫”实验模型,验证了逆子结构辨识方法的理论有效性,包括辨识精度的误差分析.实验与理论分析结果的一致性表明,与现有的直接逆子结构动态分析方法相比,该方法较常规辨识方法具有适用条件范围更宽、辨识精度更高的优点,可以提高工程结构参数的辨识精度,具有更好的工程应用可行性与有效性,为逆子结构动态分析方法辨识振动结构耦合动刚度进一步提供理论依据。