耦合FE/WB法在声分析中的应用

简要描叙FE法(finite element method)和WB法(wave based method)的理论背景以及耦合FE/WB法的数学基础.耦合FE/WB法利用两者的优势——FE法的广泛应用和WB法的高收敛特性,将FE模型中较大且几何简单的部分采用WB法代替.耦合模型具有相对较少的自由度.对于较高的频率还可以进行细分得到更高的计算精度,并利用模态缩减法进一步减少自由度数.数值算例结果表明,该耦合方法有潜力覆盖中频段的声分析.     

大转动曲边柱壳非线性3-D动力学建模及分析

对曲边柱壳受轴向非均匀内压作用下的大转动几何非线性3-D动力学行为进行了研究,给出了一套高效三维动力学建模与数值求解方法.基于结构静动态变形关系,采用Lagrange方程推导建立了曲边柱壳多自由度三维动力学方程,通过线性化和降阶处理获得了曲边柱壳3-D动态膨胀数值解,与LS-DYNA有限元方法求解结果一致.计算结果表明:曲边柱壳动态响应行为与内压载荷轴向分布形式关系紧密,可以通过改变内压轴向分布形式来控制结构的动态变形模式;同时发现时间步是影响论文方法计算精度的重要因素.论文研究为后续含曲边柱壳复杂系统动力学响应研究提供了参考.     

磁橡胶约束阻尼壳的宽频振动控制能力研究

不同于传统被动约束阻尼处理(PCLD),磁橡胶约束阻尼处理(MRLD)采用磁化的铁-橡胶混合粉末替代PCLD的粘弹性材料,不是通过粘结而是磁力吸附在钢制振动体上,在振动时交界面处发生滑移使部分能量转化为热能,从而降低振动.采用假设模态法计算PCLD的频率响应,再基于周期耗能相等原理.将MRID与PCLD等价,得到MRLD壳的模态损耗因子,研究了MRLD处理对简支壳阻尼的影响.分析结果表明:对于1000～3365Hz间前11阶模态频率的MRLD壳振动,当激振力低于16～20倍的起滑激励力F0时,MRLD均可获得比PCLD更好的阻尼;但各模态的F0的差异仅在3～4倍内;因此在前11阶模态频率范围内,激振力可以存在一个交集,在此交集内可同时引起各阶模态的阻尼层发生滑移,从而能控制壳的宽频振动.     

利用含多孔介质微穿孔周期结构增强声吸收

为获得理想吸声性能,提出了一种由多孔材料,微穿孔板及空气层构成的周期复合结构,并利用微穿孔板理论和等效流体多孔材料模型,结合等效电路法进行了分析。结果表明,复合结构显著增强了微穿孔板结构的中低频吸声性能,但其高频性能较单独多孔材料差;采用合适填充比例并联布置多种多孔材料,可适当调节复合结构的吸声性能。此外,周期复合结构的堆叠层数N≥1时,相对单层复合结构,中低频吸声带宽提升至少40%(≥380 Hz);相对多层微穿孔板结构,增大N对相应中低频吸声带宽提升不低于30%(≥300 Hz)。总体上,文中周期复合结构可显著增强传统微穿孔结构的中低频性能,是一种简单高效的中低频宽频降噪方案。     

椭球三维液态声子晶体完全声波禁带研究

弹性波在声子晶体中传播时，会产生一定的频率禁带，声和振动在禁带中被禁止传播。本文将椭球散射体引入三维声子晶体中，采用平面波展开法计算了该系统的声波禁带结构。对于不同椭球半径的系统，其声波禁带的位置与大小有很大不同。结果表明：当晶格常数和填充率确定时，禁带受到椭球半径的影响；当确定椭球体的某一个半径和填充率时，第一禁带的最大值出现在另2个半径相等的情况下。     

周向加肋非圆柱壳谐振分析的一个新矩阵方法

基于一类柱壳谐振控制方程呈一阶常微分矩阵方程形式以及傅立叶级数展开,提出了一种新矩阵方法,求解两端简支具有环肋加强非圆柱壳在谐外压作用下的稳态响应．该方法和以往同类方法相比,有两个突出的优点:1) 矩阵微分方程的解采用齐次扩容精细积分法替代龙格-库塔法,提高了精度;其中传递矩阵能实现计算机精确计算．2) 环肋作用力借助Dirac-δ函数和三角级数逼近可以解析求出;除法向作用力外,还考虑了切向作用力．通过数值计算,还研究了外激励频率对壳体位移和应力的影响规律．对比有限元分析与其它方法的计算结果,表明了该方法的正确性和有效性．     

磁约束双层夹心悬臂梁的振动分析

采用在约束层端部上设置永磁体的新方法可使阻尼层获得比传统约束阻尼处理方法更高的剪应变，从而增强粘弹层的阻尼耗能，降低共振峰。本文应用Hamilton原理，推导了全覆盖双层约束阻尼悬臂梁的运动方程，对模型进行了实验验证；分析了不同物理和几何参数下该方法的减振效果。研究表明，磁约束能提高阻尼减振效果。随着阻尼层厚度的增加，无磁约束的共振峰降低较少，而有磁约束的共振峰急剧降低，减振效果明显。阻尼层剪切模量G的变化对磁约束减振效果的影响较大；当G小于一定值时，减振效果明显，但当G大于一定值时，减振效果急剧降低。在不同的约束层弹性模量和厚度下，磁约束仍起作用。此外，分析了具有较大控制力的主被动混合磁约束振动控制方法的可行性。     

大型精密离心机总精度与主轴电机波动力矩间的频域传递特性研究

本文以文献[1、2]为基础,得到了精密离心机总精度与主轴电机波动力矩间的频域传递关系,由此计算出由波动力矩引起的总精度的幅频和相频特性,从而全面了解在波动力矩的整个频带上总精度的变化情况。本文的方法和结果可用来估算波动力矩对离心机总精度的影响,并指导结构设计,以提高离心机抗波动力矩的能力。     

二维结构与声耦合声场问题的一种预测方法

对于二维结构与声耦合声场问题,本文提出了一种基于间接Trefftz方法的波数法,在该方法中,结构的位移和域内的声压响应分别用精确满足控制方程的与所求域大小无关的波函数通解和由外部激励的特解来近似表示.通过采用加权余量公式,强迫近似解在平均意义上满足边界条件,以此获得各个通解的系数,从而得到最终解.算例表明,波数法和边界元法的结果吻合得很好,并且在具有相同精度和收敛性的情况时,波数法比边界元法所需的自由度少.     

波纹管式抛撒系统能量转换装置动态响应分析

摘要：采用LS-DYNA非线性动力学有限元程序,对某抛撒机构中的能量转换核心装置—波纹管在均布内压作用下的动态膨胀过程进行了数值分析,获得了波纹管动态响应规律;系统的考察了各种因素对波纹管的变形模式及其应力应变变化规律的影响;模拟了波纹管在内部压力和外围子弹群等共同作用下的耦合变形运动过程,对内弹道抛撒全过程进行了模拟,获得了波纹管耦合变形规律和子弹抛撒特性。模拟计算结果与试验现象基本一致。