摘要：为实现内声场和外声场同时存在的强耦合声辐射预报和噪声优化,建立有限元/边界元强耦合方程,并给出两种声功率灵敏度的求解方法。首先给出结构和内声场的声振耦合有限元方程,并考虑外声场声介质对结构的反作用,根据交界面力和法向速度的连续性建立有限元/边界元强耦合方程;然后针对声功率拓扑优化中单元灵敏度分析时难以解耦的问题,将声功率转化为以结构位移为变量的表达形式,并修改伴随方程,实现将该方法扩展至强耦合优化问题中;同时针对伴随变量法(adjoint variable method,AVM)推导过程复杂的问题,提出声功率灵敏度的直接求导法;最后采用线性化刚度方法将结构单元相对密度作为连续设计变量,对不同的结构材料和声介质组合优化问题展开研究。对比计算表明:该耦合模型计算的响应值与采用无反射边界的有限元法计算结果基本吻合;直接求导法和伴随变量法均可使迭代达到收敛,但直接求导法推导过程更简洁高效;数值优化算例证明优化算法的适用性较好,在声功率优化设计中的有效性。

摘要：文章以双层加筋板为对象,分别采用传统的结构有限元耦合声学边界元(FEM/BEM)方法和结构有限元/声学自动匹配层(FEM/AML)直接声振耦合计算方法,计算了结构水下辐射噪声,并对两种方法进行对比分析,验证了FEM/AML直接声振耦合算法的准确性及高效性。在此基础上,采用FEM/AML直接声振耦合计算方法研究了双层加筋板结构单面触水的声振耦合特性,分析了载荷位置、载荷的性质,双层板的板厚、筋板的厚度以及布置方式等结构参数对辐射噪声的影响。

摘要：针对典型弹性空腔声振耦合高速风洞试验问题,基于风洞试验相似原理,以典型弹性空腔为实例,采用量纲分析法建立了完全几何相似模型固有频率和频率响应的相似关系;结合结构有限元理论,通过引入完全几何相似模型作为过渡模型,建立了厚度畸变缩比模型固有频率和频率响应的相似关系;开展了缩比弹性空腔模型的固有频率及动力学响应的数值仿真。根据缩比模型的计算结果,利用已建立的相似关系对全尺寸模型的动力学响应进行预测,结果表明:预测响应曲线与实际计算结果曲线基本重合,验证了提出的缩比空腔模型固有频率及频响相似关系的可行性,为基于动力学相似的缩比弹性空腔风洞试验模型设计和声振耦合试验提供理论指导,且该相似关系的分析方法可推广应用于复杂外形薄壁结构的动力学相似关系建立中。

摘要：为改善立体编织机运行中产生噪声的问题,建立了立体编织机机头的三维模型,用ANSYS Workbench对其进行了模态分析,得到各阶固有频率和模态振型。在此基础上,设计了编织机的3种运行工况,合理避开了机头的固有频率。同时,在Adams软件中建立了齿轮啮合的多体动力学模型,获得不同工况下齿轮传动的啮合冲击力和轴承的支反力。最后,在LMS Virtual Lab软件中导入模态分析结果文件,建立机头的声振耦合模型;利用窗口函数的傅里叶变换算法,将时域上的轴承支反力转化到频域,作为模型的激励力;通过声振耦合模型,获得并分析了不同负载和转速下的外声场噪声分布,验证了设计的运行工况,解决了正常工况下立体编织机运行时噪声过大的问题,为立体编织机振动噪声的研究提供了理论模型和分析方法。

摘要：弹性板-声腔系统声振耦合研究不仅要计算结构-声场耦合的频率以及振型,还要计算耦合后系统对设计变量的灵敏度。本文采用伴随法得到弹性板上节点位移对阻尼层单元的灵敏度,并使用变密度优化方法对阻尼材料敷设位置予以优化。同时,引入S igm und提出的过滤公式,抑制优化过程中出现的棋盘格现象。分析表明,敷贴约束阻尼层后控制点位置的声压明显减低。与均匀敷贴阻尼相比,阻尼材料敷设位置优化后的结构能有效地抑制声腔内控制点的声压级和减轻结构重量。

摘要：在轴对称结构有限元和轴对称Helmholtz积分方程的基础上,建立了轴对称弹性结构构声振耦合的边界 子波谱有限元耦合方法,该方法能处理任意边界条件。采用提出的耦合方法研究了含有壳、肋、板复杂结构的水下航行 器的声辐射,给出了轴对称圆环肋的刚度矩阵和质量矩阵。进行了声振耦合的模态分析,研究了航行器的轴向激励、侧 向激励的声辐射;计算了0～2kHz的频率响应。结果对水下航行器的研究设计有一定的参考价值。

摘要：长宽厚均处于微米级的微平板结构广泛存在于微机电系统(MEMS)中,开展其声振耦合特性研究对于MEMS在声激励下的稳定性研究以及微型声传感器的性能研究具有重要意义.针对声压激励下的四边简支微平板结构,基于Cosserat理论与Hamilton变分原理建立了考虑尺度效应的结构声振耦合理论模型,并结合流固耦合条件求解了声振耦合系统控制方程.基于理论模型开展数值计算,系统研究了尺度效应对微平板结构声振耦合性能的影响,具体讨论了不同尺度效应下板厚度、板长宽等关键系统参数对微平板声振耦合特性的影响,为MEMS中微平板结构的工程优化设计提供了理论参考.

摘要：航空飞行器发动机燃烧室工作过程中,由于受到高强噪声激励引起的周围气体与结构的耦合振动,会导致航空飞行器结构破坏。以某飞行器发动机燃烧室作为研究对象,采用边界元方法,对航空飞行器发动机燃烧室进行仿真计算,在单极子声源激励下得到声振耦合特性:振动响应、内外表面声压分布及外部圆筒场点的声压分布,并对不同考察点的声振耦合特性在不同频率声源的激励下进行了对比分析。结果表明,不同频率下结构表现出了不同的声振耦合特性,对航空飞行器发动机燃烧室设计有一定的参考价值。

摘要：提出了一种针对MEMS矢量水声传感器封装结构的声振耦合仿真技术,以揭示传感器封装对带宽、灵敏度等关键性能的影响和规律以及传感器在水下的声场分布情况。建立传感器封装水下仿真模型,分析封装结构对传感器带宽及灵敏度的影响。并研究封装内外的声场空间分布规律,得到声源信号透过封装后的衰减损失约为0.5 dB。比较封装材料对传感器性能的影响,得出传感器的带宽和灵敏度为一对固有矛盾的结论,为优化传感器封装设计提供理论指导。

摘要：针对变压器铁心生产企业作业现场背景噪声高,传统测试方法无法满足在线评估产品性能要求的问题,利用结构振动-声耦合技术进行干式变压器铁心辐射噪声预估方法研究。采用商业有限元软件ANSYS建立了变压器铁心模型、划分了铁心结构网格以及确定了结构-流体耦合边界条件。仿真计算得到变压器主频100Hz条件下,铁心主级平面内中间下半部分位置声压较大的结果。经与实验测试值对比分析,验证了基于有限元技术的变压器铁心噪声预估方法的有效性和可靠性。