聲場結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的有限元分析及靈敏度計算.pdf

1、聲場及其與結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的數(shù)值分析在汽車、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.噪聲問題越來越引起人們的高度重視,在汽車等結(jié)構(gòu)設(shè)計中減少噪聲和振動已經(jīng)成為一個重要的問題,噪聲水平是評價工程結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一.傳統(tǒng)理論方法對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的內(nèi)場噪聲聲壓級進(jìn)行預(yù)估非常困難,而有限元等方法則可以對幾何形狀和邊界條件復(fù)雜的振動問題和聲學(xué)問題進(jìn)行數(shù)值分析,將其用于聲場-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)分析,可在設(shè)計階段實現(xiàn)噪聲響應(yīng)的理論分析與預(yù)測,為聲振耦合特性的

2、分析研究提供聲學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ).因此,應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù),特別是結(jié)構(gòu)和多學(xué)科系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法,來降低結(jié)構(gòu)噪聲是有實際意義的.該文應(yīng)用有限元方法對聲場-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬和靈敏度分析.內(nèi)場噪聲分析與優(yōu)化設(shè)計,不僅要計算聲場-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的本征值和本征向量,還要計算它們對設(shè)計變量的敏度.該文計算采用了聲場-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)本征值所對應(yīng)的左、右本征向量,對其四個基本假設(shè)給予了證明.在耦合系統(tǒng)的正交歸一化條件下,實現(xiàn)了特征值和特征向量及其靈

3、敏度計算、聲壓響應(yīng)水平及其靈敏度計算.研究工作結(jié)合大型有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計軟件JIFEX展開,為聲場-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計建立了基礎(chǔ).該文主要研究內(nèi)容如下:(1)在聲場和結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行有限元分析的基礎(chǔ)上,建立了聲場-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)分析的有限元模型,應(yīng)用新的正交歸一化條件實現(xiàn)了聲場-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的頻率和模態(tài)計算.(2)聲場-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的靈敏度分析,實現(xiàn)了耦合系統(tǒng)特征值靈敏度和特征向量靈敏度的計算,并對該文方法可能產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了分析.(