激励，试验中主要 完成对壳体结构振动响应的提取，为模型声辐射预报提供载荷数据。本实施例采用以下步 骤完成结构辐射声功率预报：
[0029] 步骤1 :根据实际双层结构建立相应统计能量分析模型。首先，根据统计能量分析 子系统划分基本原则将模型划分为内壳、外壳，端板、实肋板、内壳声空腔、内外壳间声空腔 及外流体场子系统。同时，各子系统定义相应内损耗因子及考虑流体负载作用。进一步，根 据各结构间连接关系，建立子系统间耦合关系，如空腔与结构间的面耦合、结构与结构间的 线耦合等等。最后，根据实际激振设备安装情况在相应子系统施加约束载荷，其中载荷数据 为试验实测加速度数据。至此，完成了对结构统计能量分析模型的建立。图2中标示出了 模型激振位置，为方便描述，我们分别称左侧受激结构为子结构1，子系统质量、速度平方振 动响应及振动能量分别用叫、V12、E1表示。同样，称右侧受激结构为子结构2,对应有参数 m2、v22、E2。而模型载荷数据如图3所示，该数据为试验实测数据。
[0030] 步骤2 :根据实际模型几何及材料参数，计算得到各受激子系统原始质量。同时， 由于模型完全浸没于水中，流体负载作用明显，因此子系统质量还应考虑流体负载影响，称 之为附加质量。综合子系统原始质量及流体作用附加质量，最终获取系统各受激子系统质 量数据。
[0031] 步骤3 :根据图3中各受激子系统加速度约束载荷数据，利用加速度与速度之间的 转换关系，得到系统受激子系统速度平方振动响应数据。
[0032] 步骤4 :利用子系统能量计算式，结合子系统质量及振动响应数据，计算得到模型 受激子系统振动能量数据。
[0033] 步骤5 :根据能量机械导纳表达式，将子结构1振动能量约束载荷设置为1J，同时 将子结构2振动能量约束载荷设置为0J，利用约束载荷统计能量分析基本公式，计算得到 结构辐射声功率及传递导纳Hncill^1获取系统能量机械导纳数据。同样，子结构1加 载0J，子结构2加载
IJ振动能量约束载荷，可得到传递导纳Hncilse, 2。整理各频率子结构1、 2对应辐射声功率能量机械导纳数据如图4所示。
[0034] 步骤6 :在各受激子系统振动能量及能量传递矩阵已知的情况下，代入声辐射预 报公式，得到模型声辐射预报结果表达式为
[0035] Enoise - E iHnoise>!+E2Hnoisej2
[0036] 将相应数据代入上式，即可完成结构高频机械噪声预报，预报及测试结果对比如 图5所示。
【主权项】
1. 一种结构高频机械噪声在线预报方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1 :建立合理有效的约束载荷结构统计能量分析模型；首先，根据统计能量分析子 系统划分基本原则，对模型进行合理的子系统划分；进一步，在子系统划分的基础之上，获 取各子系统间耦合关系；进而，结合各子系统损耗特性得到功率流平衡方程损耗矩阵；最 后，根据实际激励情况在相应子系统施加约束载荷，利用公式完成结构约束载荷统计能量分析模型建立，模型包含η个子系统；式中，E1S子系统i 能量响应，i = 1···η ; η ^为子系统i与子系统j之间的親合损耗因子；当j = i时，η ?表 示子系统i内损耗因子； 步骤2 :获取模型各受激子系统质量数据；在步骤1所建统计能量分析模型中，根据受 激子系统几何及材料参数确定其质量；对于考虑流体负载统计能量分析模型，由于流体负 载作用效果与频率相关，该情形下各受激子系统质量为一频率相关数组； 步骤3 :获取模型各受激子系统振动响应数据；步骤1中模型载荷数据为受激子系统振 动响应数据，通过测试获取，一般为加速度数据；将步骤1载荷数据根据转换关系得到子系 统平均速度振动响应； 步骤4 :获取模型各受激子系统振动能量响应数据；利用公式 E = mv2 将步骤2获取的质量及步骤3获得的速度平方振动响应相乘，得到各受激子系统能量 响应；式中，E、m、V分别为子系统振动能量、质量及速度； 步骤5 :获取模型各受激子系统对应辐射声功率能量机械导纳数据；子系统i对应能量 机械导纳，为子系统i单位能量约束载荷，其它受激子系统j零能量约束载荷作用下，结构 福射声功率值，其中，i = 1…r，j = 1···γ且j辛i ;采用公式获得各子系统对应辐射声功率能量机械导纳Hnciisf3,i;式中，E i>unit= 1，表示子系统i单 位能量约束载荷= 0,表示子系统j零能量约束载荷；为子系统i单位激励， 子系统j零能量输入条件下结构福射声功率；Hnciisf3,;为子系统i对应结构福射声功率能量 机械导纳； 步骤6 :完成辐射声功率在线预报；将步骤4中获取的受激子系统振动能量及步骤5中 获取的能量机械导纳数据代入预报公式计算得到结构辐射声功率，完成预报工作。
【专利摘要】本发明公开了一种结构高频机械噪声在线预报方法，属于噪声预报技术领域。该方法包括：针对工程实际结构建立合理有效约束载荷统计能量分析模型；利用所建立统计能量分析模型获取各受激子系统质量数据；通过测试获取各受激子系统振动响应数据；结合质量与响应数据计算各受激子系统能量数据；根据模型获取各受激子系统对应辐射声功率能量机械导纳数据；最后计算得到结构辐射声功率，完成在线预报。本发明的有益效果是：利用系统传递导纳不变性，实现了从载荷到辐射声功率的快速计算，解决以往算法耗时较长问题，实现了结构机械噪声的快速预报。本发明精度可观，耗时较短，可应用于在线预报工程实际，有广阔的应用前景。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105184047
【申请号】CN201510432029
【发明人】盛美萍, 马建刚, 王敏庆, 郭志巍
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月17日