專利名稱：一種計算聲振系統中高頻動力學響應的方法
技術領域：
本發明涉及聲振系統動力學響應分析領域，具體為一種計算聲振系統中高頻動力學響應的方法。
背景技術：
結構動力學響應分析的方法主要可以歸納為兩類解析方法和數值方法。解析方法主要是將被研究結構簡化為彈性梁、平板、圓柱殼或者錐殼結構，采用積分變換或模態分析方法，建立流固耦合方程，進而求解得到結構的模態輻射聲功率。盡管解析方法在分析的過程中提供了清晰的物理概念，但它往往不適合解決工程實際問題。因為隨著分析頻率的提高或者是被研究結構的復雜化，建模和求解的難度都將大幅度增加，最終計算結果的準確度也必然降低。數值方法主要包括有限元方法(FEM)、邊界元方法(BEM)和統計能量分析(SEA)方法。在實際工程中，通常采用有限元理論計算結構的振動響應，邊界元理論計算由于結構振動所輻射的聲場水平。但是，隨著計算頻率的提高，劃分的結構單元數目急劇增加，計算量也隨之迅速增大，限于硬件條件，FEM、BEM方法一般適用于低頻率范圍。SEA方法是一種適用于較寬頻率范圍的隨機振動與噪聲分析方法，它從統計的觀點分析被研究對象，以能量作為獨立的動力學變量，使用功率流平衡方程研究各個子系統之間的能量傳遞關系。SEA方法的優點是分析頻率越高，分析結果的精度越高；便于工程人員使用；求解速度快；對硬件條件要求低。所以SEA方法往往適用于高頻范圍。目前，工程運用領域日益迫切地需求可適用于低、中、高全頻域的數值分析方法。 在這一需求的牽引下，大致形成了三個方向的研究思路一是將有限元、邊界元理論向高頻發展，例如能量有限元法；二是將SEA方法向中低頻發展，例如Hopkins提出了低模態密度、 低模態重疊因子條件下的統計能量分析基本參數，高寶華、張建等分析得到了耦合板的低頻耦合損耗因子；三是發展適用于全頻域的混合方法，如FEM-SIF混合方法、EOA-SFEM方法等。但是，無論從哪個發展方向出發得到的全頻域分析方法，都存在求解復雜，不能快速地應用于實際工程中的問題。
發明內容
要解決的技術問題為解決現有技術的問題，本發明提出一種計算聲振系統中高頻動力學響應的方法，既適合于結構模態稀少的中頻域，也適用于結構模態密集的高頻域，并且可以較快速地進行大型復雜聲振耦合系統動力學響應計算。技術方案本發明的技術方案為所述一種計算聲振系統中高頻動力學響應的方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 將被研究的聲振系統劃分為N個子系統，使每個子系統具有相同的動力學特性，其中動力學特性包括阻尼、模態能量和耦合損耗因子；步驟2 確定模態能量分析方法和統計能量分析方法適用的分析頻率范圍步驟2. 1 確定每個子系統的第一階共振頻率，i = 1，…，N，其中i表示第i 個子系統；模態能量分析方法適用的分析頻率范圍下限f^-為fminMEA = max (U ；步驟2. 2 由模態重迭因子公式Me,i = η, (f) f η ”計算第i個子系統的模態重迭因子My = 1時的最小分析頻率i = 1，…，N，其中Iii (f)表示第i個子系統的結構模態密度，Hi表示第i個子系統的結構內損耗因子；模態能量分析方法適用的分析頻率范圍上限f_MEA為UZea = max憂)，統計能量分析方法適用的分析頻率范圍下限fminSEA為fminSEA =
η MEA 丄 max ‘步驟3 當分析頻率f處于fminMEA fmaxMEA范圍內，采用模態能量分析方法計算被研究的聲振系統中頻動力學響應，所述模態能量分析方法為步驟3. 1 確定第i個子系統在mir^fi, fmaxMEA范圍內具有的共振模態數目Ti 和共振頻率值f^，其中i = 1，…，N，j = l，-,Ti ；步驟3. 2 建立N個子系統的共振模態之間的功率流平衡關系
權利要求
1. 一種計算聲振系統中高頻動力學響應的方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1 將被研究的聲振系統劃分為N個子系統，使每個子系統具有相同的動力學特性，其中動力學特性包括阻尼、模態能量和耦合損耗因子；步驟2 確定模態能量分析方法和統計能量分析方法適用的分析頻率范圍 步驟2. 1 確定每個子系統的第一階共振頻率，i = 1，…，N，其中i表示第i個子系統；模態能量分析方法適用的分析頻率范圍下限f^-為fminMEA = max (U ；步驟2. 2 由模態重迭因子公式Me, i = ni (f) f η ρ計算第i個子系統的模態重迭因子 Me, i = 1時的最小分析頻率i = 1，…，N，其中Iii (f)表示第i個子系統的結構模態密度，Hi表示第i個子系統的結構內損耗因子；模態能量分析方法適用的分析頻率范圍上限 ffflaxMEA為fmaxMEA = max(f，統計能量分析方法適用的分析頻率范圍下限fminSEA為fminSEA = 步驟3:當分析頻率f處于f,
全文摘要
本發明提出一種計算聲振系統中高頻動力學響應的方法，首先將被研究的聲振系統劃分為N個子系統，其次確定模態能量分析方法和統計能量分析方法適用的分析頻率范圍，當分析頻率處于中頻范圍內，采用模態能量分析方法計算被研究的聲振系統中頻動力學響應，模態能量分析方法首先確定所有子系統中頻范圍內具有的共振模態數目和共振頻率值，其次建立N個子系統的共振模態之間的功率流平衡關系，最后由功率流平衡關系求解所有子系統各模態的模態能量，分別對每個子系統在分析頻帶內的模態的模態能量求和，得到各個子系統在分析頻帶內的能量響應；當分析頻率處于高頻范圍內，采用統計能量分析方法計算被研究的聲振系統高頻動力學響應。
文檔編號G06F19/00GK102411673SQ20111023825
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月18日 優先權日2011年8月18日
發明者盛美萍, 肖和業, 雷燁 申請人:西北工業大學