专利名称：一种计算声振系统中高频动力学响应的方法
技术领域：
本发明涉及声振系统动力学响应分析领域，具体为一种计算声振系统中高频动力学响应的方法。
背景技术：
结构动力学响应分析的方法主要可以归纳为两类解析方法和数值方法。解析方法主要是将被研究结构简化为弹性梁、平板、圆柱壳或者锥壳结构，采用积分变换或模态分析方法，建立流固耦合方程，进而求解得到结构的模态辐射声功率。尽管解析方法在分析的过程中提供了清晰的物理概念，但它往往不适合解决工程实际问题。因为随着分析频率的提高或者是被研究结构的复杂化，建模和求解的难度都将大幅度增加，最终计算结果的准确度也必然降低。数值方法主要包括有限元方法(FEM)、边界元方法(BEM)和统计能量分析(SEA)方法。在实际工程中，通常采用有限元理论计算结构的振动响应，边界元理论计算由于结构振动所辐射的声场水平。但是，随着计算频率的提高，划分的结构单元数目急剧增加，计算量也随之迅速增大，限于硬件条件，FEM、BEM方法一般适用于低频率范围。SEA方法是一种适用于较宽频率范围的随机振动与噪声分析方法，它从统计的观点分析被研究对象，以能量作为独立的动力学变量，使用功率流平衡方程研究各个子系统之间的能量传递关系。SEA方法的优点是分析频率越高，分析结果的精度越高；便于工程人员使用；求解速度快；对硬件条件要求低。所以SEA方法往往适用于高频范围。目前，工程运用领域日益迫切地需求可适用于低、中、高全频域的数值分析方法。 在这一需求的牵引下，大致形成了三个方向的研究思路一是将有限元、边界元理论向高频发展，例如能量有限元法；二是将SEA方法向中低频发展，例如Hopkins提出了低模态密度、 低模态重叠因子条件下的统计能量分析基本参数，高宝华、张建等分析得到了耦合板的低频耦合损耗因子；三是发展适用于全频域的混合方法，如FEM-SIF混合方法、EOA-SFEM方法等。但是，无论从哪个发展方向出发得到的全频域分析方法，都存在求解复杂，不能快速地应用于实际工程中的问题。
发明内容
要解决的技术问题为解决现有技术的问题，本发明提出一种计算声振系统中高频动力学响应的方法，既适合于结构模态稀少的中频域，也适用于结构模态密集的高频域，并且可以较快速地进行大型复杂声振耦合系统动力学响应计算。技术方案本发明的技术方案为所述一种计算声振系统中高频动力学响应的方法，其特征在于包括以下步骤步骤1 将被研究的声振系统划分为N个子系统，使每个子系统具有相同的动力学特性，其中动力学特性包括阻尼、模态能量和耦合损耗因子；步骤2 确定模态能量分析方法和统计能量分析方法适用的分析频率范围步骤2. 1 确定每个子系统的第一阶共振频率，i = 1，…，N，其中i表示第i 个子系统；模态能量分析方法适用的分析频率范围下限f^-为fminMEA = max (U ；步骤2. 2 由模态重迭因子公式Me,i = η, (f) f η ”计算第i个子系统的模态重迭因子My = 1时的最小分析频率i = 1，…，N，其中Iii (f)表示第i个子系统的结构模态密度，Hi表示第i个子系统的结构内损耗因子；模态能量分析方法适用的分析频率范围上限f_MEA为UZea = max忧)，统计能量分析方法适用的分析频率范围下限fminSEA为fminSEA =
η MEA 丄 max ‘步骤3 当分析频率f处于fminMEA fmaxMEA范围内，采用模态能量分析方法计算被研究的声振系统中频动力学响应，所述模态能量分析方法为步骤3. 1 确定第i个子系统在mir^fi, fmaxMEA范围内具有的共振模态数目Ti 和共振频率值f^，其中i = 1，…，N，j = l，-,Ti ；步骤3. 2 建立N个子系统的共振模态之间的功率流平衡关系
权利要求
1. 一种计算声振系统中高频动力学响应的方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1 将被研究的声振系统划分为N个子系统，使每个子系统具有相同的动力学特性，其中动力学特性包括阻尼、模态能量和耦合损耗因子；步骤2 确定模态能量分析方法和统计能量分析方法适用的分析频率范围 步骤2. 1 确定每个子系统的第一阶共振频率，i = 1，…，N，其中i表示第i个子系统；模态能量分析方法适用的分析频率范围下限f^-为fminMEA = max (U ；步骤2. 2 由模态重迭因子公式Me, i = ni (f) f η ρ计算第i个子系统的模态重迭因子 Me, i = 1时的最小分析频率i = 1，…，N，其中Iii (f)表示第i个子系统的结构模态密度，Hi表示第i个子系统的结构内损耗因子；模态能量分析方法适用的分析频率范围上限 ffflaxMEA为fmaxMEA = max(f，统计能量分析方法适用的分析频率范围下限fminSEA为fminSEA = 步骤3:当分析频率f处于f,
全文摘要
本发明提出一种计算声振系统中高频动力学响应的方法，首先将被研究的声振系统划分为N个子系统，其次确定模态能量分析方法和统计能量分析方法适用的分析频率范围，当分析频率处于中频范围内，采用模态能量分析方法计算被研究的声振系统中频动力学响应，模态能量分析方法首先确定所有子系统中频范围内具有的共振模态数目和共振频率值，其次建立N个子系统的共振模态之间的功率流平衡关系，最后由功率流平衡关系求解所有子系统各模态的模态能量，分别对每个子系统在分析频带内的模态的模态能量求和，得到各个子系统在分析频带内的能量响应；当分析频率处于高频范围内，采用统计能量分析方法计算被研究的声振系统高频动力学响应。
文档编号G06F19/00GK102411673SQ20111023825
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者盛美萍, 肖和业, 雷烨 申请人:西北工业大学