《隨機參數結構的中頻段聲振高效分析方法研究》是依託大連理工大學,由張亞輝擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：隨機參數結構的中頻段聲振高效分析方法研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張亞輝
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
運載火箭、飛彈、飛機、高速列車等高技術工業裝備在整個服役過程中，會經歷頻帶非常寬的隨機荷載作用。這些隨機荷載通常由推進系統的噴氣噪聲、氣動噪聲以及軌道不平順等所引發。由此產生的振動和聲輻射不但會引起結構的局部疲勞破壞，也會使艙(車)內形成高聲壓級的惡劣動力學環境並可誘發聲致疲勞，從而大大降低整個系統的安全性、可靠性和舒適性。目前，有限元、邊界元等離散方法和統計能量分析等能量方法處理複雜結構中頻段聲振問題尚存在巨大困難。為此，本項目基於混合有限元－統計能量分析的基本思想，將系統劃分為兩類互相耦合的若干子系統，一類子系統採用有限元模型，另一類子系統的描述基於統計能量分析基本原理。推廣和深化虛擬激勵法和辛數學方法，研究有限元子系統中結構參數隨機性的影響，結合隨機矩陣理論，拓展統計能量分析子系統中非參數隨機性假定。從充分考慮結構參數的隨機性的角度，開展隨機參數結構的中頻段聲振高效分析方法研究。
結題摘要
運載火箭、飛機、汽車、高速列車和艦船等工業裝備在整個服役過程所遭遇的寬頻帶複雜激勵環境嚴重地威脅著它們的安全性、可靠性和舒適性。因此，對其振動行為做出準確預示具有重要的理論和工程意義。對於結構的低頻和高頻振動分析，可分別採用有限元法和統計能量分析。但對於處在中頻振動環境，有些部件會表現出低頻振動特徵，有些部件則會表現出高頻振動特徵，此時如果完全進行有限元分析則面臨過大的計算量，如果完全進行統計能量分析則面臨模態密集程度不足的困難。本項目針對板組合結構中頻振動問題發展針對此類問題的有效的分析工具。主要分析思想是對板組合結構進行分區域描述，即對具有不同振動特性的結構部件採取不同的描述方法。具體研究內容包括：（1）針對矩形薄板直接相連組合結構的中頻振動問題，提出了辛空間波形展開方法。各階波形及其傳播參數通過辛方法獲得，避免了傳統解析波形展開方法的邊界條件限制和數值波形展開方法的精度與穩定性問題。基於位移連續和內力平衡得到了外激勵產生的直接激勵波、結構邊界處和板連線處各波形之間的協調關係，最終建立系統求解方程。（2）提出了辛空間波形展開-有限元混合分析格式。核心思想是在一般形式的板結構中劃分出矩形均勻板區域，採用辛空間波形展開方法進行分析，對於結構其他區域進行有限元分析，充分利用兩種方法的優點。這種混合分析格式在對板組合結構進行中高頻振動分析時，尤其具有優勢。（3）提出了一種基於波形子系統描述的能量流分析方法。將各階可傳播能量的波形作為子系統，並考慮各子系統能量的輸入、耗散和輸出建立系統功率流平衡方程。該方法可視為統計能量分析在結構中頻振動分析中的拓展。相比基於位移描述的能量計算方法，該方法直接以能量為分析自由度，具有顯著的效率優勢；相比統計能量分析，該方法更精確地給出了各階波形的能量，可為進一步的結構振動控制提供有益的參考。（4）提出了辛空間波形展開-統計能量分析混合求解格式。對於確定性板部件採用辛空間波形展開方法進行分析，對於統計性板部件則進行統計能量分析。相比有限元和統計能量混合分析方法，該方法可提供更高的精度和計算效率。
