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基于热-固-声耦合的弹性壁板振动响应分析
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作者 王凯伦 王虎寅 +1 位作者 高鹏新 瞿叶高 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期126-133,共8页
高速飞行器热防护壁板在高温、强噪声工作环境会表现出热屈曲、非线性热弹性振动等复杂动力学响应。考虑热防护壁板连接间隙接触,建立了热防护壁板热弹性动力学有限元数值模型,采用热响应与频域线性摄动分析叠加的耦合法对热防护壁板随... 高速飞行器热防护壁板在高温、强噪声工作环境会表现出热屈曲、非线性热弹性振动等复杂动力学响应。考虑热防护壁板连接间隙接触,建立了热防护壁板热弹性动力学有限元数值模型,采用热响应与频域线性摄动分析叠加的耦合法对热防护壁板随机振动响应进行了分析,研究了不同连接方法对模态分析结果和热防护壁板的热振响应性能模拟精度的影响。通过数值模型的振动模态分析,与模态测试结果对比验证了模型的准确性。随后开展约束连接、连接器连接以及面接触连接三种不同的连接方式下热防护壁板的热振响应性能研究和试验研究。研究结果表明:热防护壁板的热振响应的计算结果与试验测量结果一致,冯·米塞斯应力均方根值与试验测量值之间的最大误差为5%,随机响应与试验测量结果一致。该研究为热-固-声耦合的弹性壁板的热振响应性能分析提供了一种有效的方法,为弹性壁板的热振响应性能预测提供了有效的参考。 展开更多
关键词 热防护壁板 --耦合 热振响应 有限元分析
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液压管道中液-固耦合作用的模态综合法
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作者 赵永凯 《东北重型机械学院学报》 1992年第4期296-303,共8页
针对液压管道的振动问题提出一种新的建模方法,即先采用左,右复模态分析方法建立管道结构模型和用频率相关摩擦模型建立液体模型,再引入模态综合理论综合结构模型和液体动态模型,在复数域中建立液-固耦合振动模型,且提出模态综合法的要... 针对液压管道的振动问题提出一种新的建模方法,即先采用左,右复模态分析方法建立管道结构模型和用频率相关摩擦模型建立液体模型,再引入模态综合理论综合结构模型和液体动态模型,在复数域中建立液-固耦合振动模型,且提出模态综合法的要点,由数值例子说明此方法是合理的。 展开更多
关键词 液压管道 耦合振动 模态综合法
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船用三通调节阀流-固耦合噪声数值模拟
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作者 施红旗 周旭 +2 位作者 周爱民 张博浩 李树勋 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第1期142-150,共9页
针对船用PN10DN32三通调节阀噪声声压频谱、声指向性等声学特性规律不明确,噪声声压级是否满足使用要求的问题,基于流-固耦合理论,同时考虑流-固耦合面及流体域内的脉动声学激励源,开展阀门噪声数值模拟研究。分别对三通调节阀在80%及60... 针对船用PN10DN32三通调节阀噪声声压频谱、声指向性等声学特性规律不明确,噪声声压级是否满足使用要求的问题,基于流-固耦合理论,同时考虑流-固耦合面及流体域内的脉动声学激励源,开展阀门噪声数值模拟研究。分别对三通调节阀在80%及60%开度阀外1 m处的噪声进行数值模拟,分析研究噪声声压频谱特性及声指向性规律。结果表明:80%及60%开度下的噪声声压级分别为49.14 dB(A)、50.79 dB(A),均小于60 dB(A)的噪声限制,满足使用要求。该文为船用三通调节阀噪声数值模拟提供了理论及方法参考。 展开更多
关键词 三通调节阀 -耦合 指向性 压频谱特性 数值模拟
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动车组头车声固耦合模态分析及多目标优化 被引量:1
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作者 于洋 曹启军 +2 位作者 刘春艳 陈秉智 于春洋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期238-247,共10页
目前针对高速列车领域声固耦合共振现象的产生机理和影响因素尚缺乏深入探讨,并且基于声固耦合共振理论的车体优化设计也需进一步开展。该研究基于模态等效和质量等效原则建立动车组头车有限元模型,分别进行结构模态、声场模态和考虑内... 目前针对高速列车领域声固耦合共振现象的产生机理和影响因素尚缺乏深入探讨,并且基于声固耦合共振理论的车体优化设计也需进一步开展。该研究基于模态等效和质量等效原则建立动车组头车有限元模型,分别进行结构模态、声场模态和考虑内外声场影响的声固耦合模态分析。分析结果表明:结构模态频率符合头车设计规范;声场模态存在与结构模态相近的特征频率,为后续耦合共振优化提供依据;内外声场的耦合作用导致结构和声场系统的模态参数变化,论证了模态分析中考虑声固耦合因素的必要性。基于模态分析结果,对动车组头车结构进行了两项优化设计:以车体质量最小化为目标,车身厚度为设计变量,在满足一阶垂弯模态频率约束条件下进行车体减重设计;为避免耦合共振影响,提取结构和声场固有频率值接近的模态阶次,将二者的频率差最大化作为优化目标,引入车体减重设计模型,形成头车轻量化与舒适性指标同步提升的多目标优化体系。 展开更多
关键词 动车组(EMU) 耦合模态 耦合共振 轻量化设计 多目标优化
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汽车油箱流-固耦合模态及对外辐射噪声的仿真分析 被引量:6
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作者 程相克 杨启梁 +2 位作者 胡溧 杨培刚 郑佳宝 《武汉科技大学学报》 CAS 2013年第6期439-443,共5页
以某款SUV车用油箱为研究对象,采用流-固耦合有限元和边界元分析方法,在Virtual.Lab仿真平台上分别对油箱的干模态、湿模态以及装满燃油时的流-固耦合模态进行仿真计算,得到3种情况下的油箱模态频率变化规律,并给油箱施加一定频率范围... 以某款SUV车用油箱为研究对象,采用流-固耦合有限元和边界元分析方法,在Virtual.Lab仿真平台上分别对油箱的干模态、湿模态以及装满燃油时的流-固耦合模态进行仿真计算,得到3种情况下的油箱模态频率变化规律,并给油箱施加一定频率范围的激励力,研究其对外辐射噪声水平。结果表明,油箱干模态和湿模态的频率相差不大,而装入燃油后油箱的耦合模态频率大幅降低,油箱对外辐射噪声的高频成分得到很大衰减,但低频噪声成分有所增加。 展开更多
关键词 汽车油箱 -耦合模态 模态 湿模态 油箱辐射噪
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基于声固耦合法的拱坝-库水-地基相互作用分析 被引量:3
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作者 李艳朋 林皋 +1 位作者 胡志强 李志远 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期451-457,共7页
为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟。建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计... 为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟。建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计算地震条件下不同库底反射系数的坝面动水压力及坝体动力响应,算例验证了提出模型的准确性。结果表明:库底反射系数越大,动水压力幅值越大,并且越靠近库底这种影响越明显。变库底反射系数和单一库底反射系数条件下的坝面动水压力分布及坝体动力响应相差较大,因此工程中在考虑库底吸收边界时可适当考虑变库底反射系数条件下的坝体动力响应。 展开更多
关键词 拱坝-库水-地基相互作用 合法 阻抗边界条件 有限元 库底吸收 变库底反射系数 动水压力 坝体动力响应
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基于声-固耦合算法的储液容器湿模态分析 被引量:16
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作者 杨鸣 王辉 +2 位作者 段玉康 陈松 王绍助 《四川兵工学报》 CAS 2015年第5期152-154,共3页
基于声-固耦合算法分析含有液体的储液容器固有特性。将计算域分为液体区域和固体区域两部分,利用声学单元模拟液体,液体表面设置为自由液面条件,利用板壳单元模拟固体结构,流-固分界面使用绑定约束处理。分析了储液容器的干模态、预应... 基于声-固耦合算法分析含有液体的储液容器固有特性。将计算域分为液体区域和固体区域两部分,利用声学单元模拟液体,液体表面设置为自由液面条件,利用板壳单元模拟固体结构,流-固分界面使用绑定约束处理。分析了储液容器的干模态、预应力模态、湿模态等共4种工况。计算结果表明,预应力的作用使容器固有频率有增大的趋势,而液体的惯性效应使得容器固有频率明显下降,且惯性效应的影响明显大于预应力的影响,前者的影响可以忽略。 展开更多
关键词 -耦合 预应力模态 湿模态 惯性效应
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轿车车室声固耦合系统的模态分析 被引量:47
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作者 马天飞 林逸 张建伟 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期225-230,共6页
车室声学模态分析是汽车NVH特性研究的重要内容,识别系统模态对避免声学共振、降低车内噪声有重要意义。利用有限元法建立某轿车车身结构和车室空腔模型,并建立了考虑结构与空气之间相互作用的车室声固耦合系统模型。列出三个系统的有... 车室声学模态分析是汽车NVH特性研究的重要内容,识别系统模态对避免声学共振、降低车内噪声有重要意义。利用有限元法建立某轿车车身结构和车室空腔模型,并建立了考虑结构与空气之间相互作用的车室声固耦合系统模型。列出三个系统的有限元方程式,使用MSC.Nastran软件对三个模型的模态进行仿真计算,对结构的模态频率和变形部位、空腔声学系统的声学模态频率和声压分布情况以及耦合系统中结构和声学空腔模态频率和振型的变化进行了详细分析。测量车内纵向对称面上的等声压线以验证仿真结果。结果表明:结构与空气的相互作用将改变原系统(车身结构或车室空腔)模态的频率和振型,并将引起另一个系统产生相应模式的振动;系统第一阶声学模态为纵向声学模态,其振型的试验结果与仿真结果在分布特点、变化趋势等方面符合较好。 展开更多
关键词 NVH 耦合 模态分析 仿真 MSC.Nastran
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基于PolyMAX的声固耦合模态试验研究 被引量:24
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作者 高云凯 冯海星 +1 位作者 马芳武 杨亮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期158-163,共6页
白车身的结构模态频率和模态振型反映了汽车车身结构的固有特性,对车内噪声有重要影响。车内空腔跟车身结构一样,同样拥有模态频率和模态振型。采用LMS数据采集系统对某国产SUV进行车内空腔声学模态试验。首先基于传声器阵列的方法获取... 白车身的结构模态频率和模态振型反映了汽车车身结构的固有特性,对车内噪声有重要影响。车内空腔跟车身结构一样,同样拥有模态频率和模态振型。采用LMS数据采集系统对某国产SUV进行车内空腔声学模态试验。首先基于传声器阵列的方法获取响应点的信号,然后利用PolyMAX方法提取声学模态频率及振型。将声学模态频率与白车身结构模态频率进行对比分析,结果表明:车内空腔的第一、二阶声学模态分别跟白车身的第四、十阶结构模态有很强的耦合。最后通过实车测试验证了声固耦合共振时低频轰鸣的存在。可以在关键部件增加板厚、顶盖和地板附加阻尼层、顶盖加加强筋等方式改变车身结构的局部模态来破坏车身结构模态和声腔模态的强耦合状态,降低车内的低频轰鸣声。 展开更多
关键词 PolyMAX 耦合模态 模态试验 NVH
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基于声-固耦合算法的在轨补加飞行器贮箱湿模态分析
10
作者 安俊虎 郑晓军 苟永杰 《军民两用技术与产品》 2017年第18期180-180,219,共2页
针对在轨加注服务中在轨补加飞行器结构设计技术,本文研究在轨补加飞行器发射升空时贮箱的湿模态振动问题,运用ANSYS软件中的Acoustic Extension分析模块,采用声-固耦合算法对贮箱箱体进行湿模态分析,得到6阶固有频率与相应的振型.通过... 针对在轨加注服务中在轨补加飞行器结构设计技术,本文研究在轨补加飞行器发射升空时贮箱的湿模态振动问题,运用ANSYS软件中的Acoustic Extension分析模块,采用声-固耦合算法对贮箱箱体进行湿模态分析,得到6阶固有频率与相应的振型.通过与干模态分析结果进行对比,表明湿模态分析在在轨补加飞行器贮箱结构分析中的重要作用,从而为贮箱的结构优化提供依据. 展开更多
关键词 模态分析 湿模态 -耦合 在轨加注
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复合材料加筋板计及热效应的声-固耦合分析 被引量:14
11
作者 李彦斌 张鹏 +1 位作者 吴邵庆 费庆国 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期531-540,共10页
高超声速飞行器在服役时会面临高温、振动和噪声等环境,声-固耦合是其设计环节备受关注的问题之一。针对飞行器典型复合材料加筋板,采用有限元-边界元法从三种工况开展加筋板的声-固耦合分析,即仅考虑高温对材料力学性能的影响(工况一)... 高超声速飞行器在服役时会面临高温、振动和噪声等环境,声-固耦合是其设计环节备受关注的问题之一。针对飞行器典型复合材料加筋板,采用有限元-边界元法从三种工况开展加筋板的声-固耦合分析,即仅考虑高温对材料力学性能的影响(工况一)、仅考虑热应力对结构刚度的影响(工况二)、同时考虑二者的影响(工况三)。结果表明:高温引起的材料力学性能改变降低了板的固有频率,使响应峰值升高并向低频处移动;附加热应力的存在整体上降低了板的固有频率并改变了模态振型,引起响应峰值频率向高频处移动,并在整体上抑制了加速度响应;同时考虑二者的影响时,应力响应显著增大,加速度响应显著减小,且响应峰值频率位于工况一与工况二之间;高温对声压响应影响不大。 展开更多
关键词 复合材料加筋板 -耦合 热效应 有限元-边界元
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模态综合法在车身结构动力学计算中的应用 被引量:12
12
作者 冯海星 刘海立 +1 位作者 张松波 高云凯 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期811-815,共5页
采用模态综合法求解车身模态、车身结构在发动机激励下的响应和车身结构与驾驶室声腔耦合的声学响应。与传统的有限元分析的对比结果表明,使用模态综合法求解时,计算时间缩短18%~40%,而车身结构模态、频响和声固耦合响应的计算偏差分别... 采用模态综合法求解车身模态、车身结构在发动机激励下的响应和车身结构与驾驶室声腔耦合的声学响应。与传统的有限元分析的对比结果表明,使用模态综合法求解时,计算时间缩短18%~40%,而车身结构模态、频响和声固耦合响应的计算偏差分别在1%、5%和15%以内。 展开更多
关键词 车身结构 模态综合 计算效率 耦合 NVH
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车辆乘坐室声固耦合模态分析 被引量:16
13
作者 刘禹 喻凡 柳江 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2005年第5期38-40,67,共4页
论文详细地介绍了车辆乘坐室声学系统模态有限元分析的过程,分析了座椅对乘坐室声学特性的影 响,得到了乘坐室空腔声学共振频率和声学模态,并利用声学系统经验公式验证了分析结果的正确性,从而可指导 车辆乘坐室声学设计,避免乘坐室声... 论文详细地介绍了车辆乘坐室声学系统模态有限元分析的过程,分析了座椅对乘坐室声学特性的影 响,得到了乘坐室空腔声学共振频率和声学模态,并利用声学系统经验公式验证了分析结果的正确性,从而可指导 车辆乘坐室声学设计,避免乘坐室声学共振。 展开更多
关键词 车内噪 耦合 模态分析 模态
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基于声学灵敏度的汽车噪声声-固耦合有限元分析 被引量:39
14
作者 吴光强 盛云 方园 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期222-228,共7页
车身结构声辐射的预测对于噪声的控制和降低有着重要的意义。首先推导了声—固耦合有限元的控制方程,并得到模态参与因子和板块声学贡献量的计算方法;然后以某商务车为研究对象,应用虚拟试验场技术,建立声—固耦合有限元模型,包括车身... 车身结构声辐射的预测对于噪声的控制和降低有着重要的意义。首先推导了声—固耦合有限元的控制方程,并得到模态参与因子和板块声学贡献量的计算方法;然后以某商务车为研究对象,应用虚拟试验场技术,建立声—固耦合有限元模型,包括车身与汽车室内空腔的有限元模型;选择车身与底盘的连接点作为声学灵敏度分析的激励点,采用声—固耦合有限元法,计算得到各悬置点至驾驶员耳旁的声学灵敏度;从声学灵敏度分析结果中发现,车身模态在共振峰70、138、200Hz处均存在较大的峰值;研究这三个峰值的频率点及其结构,并计算结构模态和声学模态参与因子以及车身板块的声学贡献量,最终得出对车内声学响应影响最大的板块和结构模态。 展开更多
关键词 车内噪 虚拟试验场 -耦合 有限元法 学灵敏度设计 学贡献量分析
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基于FEM-MODENA的加筋板声-固耦合分析 被引量:5
15
作者 于士甲 张鹏 +3 位作者 李彦斌 吴邵庆 费庆国 韩晓林 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期262-269,共8页
模态能量分析(MODENA)是近年发展的研究声-固耦合问题的新方法。结合有限元法(FEM),形成基于FEM-MODENA的适用于复杂结构的声-固耦合动响应分析方法。以规则的平板-长方体声腔耦合系统为研究对象验证FEM-MODENA方法的准确性和有效性,然... 模态能量分析(MODENA)是近年发展的研究声-固耦合问题的新方法。结合有限元法(FEM),形成基于FEM-MODENA的适用于复杂结构的声-固耦合动响应分析方法。以规则的平板-长方体声腔耦合系统为研究对象验证FEM-MODENA方法的准确性和有效性,然后将该方法应用于复杂加筋板-声腔耦合系统的动响应分析中。结果表明:FEM-MODENA对复杂声-固耦合系统的振动能量响应预示具有较好的精度,是一种可靠的动响应分析手段;对于系统在局部分析频段内的振动响应预示,FEM-MODENA仍可给出较为精确的结果。 展开更多
关键词 -耦合 加筋板 模态能量分析 有限元法 振动能量
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超声波流量计中反射装置的声-固耦合分析 被引量:16
16
作者 李冬 苑修乐 +1 位作者 杜广生 雷丽 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1945-1952,共8页
对超声波流量计中的反射装置进行有限元模拟计算,利用声-固耦合的方法将流体域内的声压和固体域中的结构变形联系起来。在流体域内求解Helmholtz方程,得到的声压作用于固体表面使得超声波反射装置受到载荷,而结构变形在固体边界的法向... 对超声波流量计中的反射装置进行有限元模拟计算,利用声-固耦合的方法将流体域内的声压和固体域中的结构变形联系起来。在流体域内求解Helmholtz方程,得到的声压作用于固体表面使得超声波反射装置受到载荷,而结构变形在固体边界的法向上产生结构化加速度。选取一款超声波流量计的反射装置并将其置于无限大空间中,通过一个球体对计算区域进行分割得到有限元计算区域,将超声波换能器简化为垂直入射计算区域的平面波。通过对硬边界、铝材料和不锈钢的模拟结果进行对比,分析3种情况下超声波传播过程中3条路径上的声压级变化,得出固体域的结构变形对超声波传播过程中声压分布产生影响;不锈钢材料宜作为反射装置的材料。 展开更多
关键词 波流量计 -耦合 结构变形
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基于模态叠加法的声固耦合噪声仿真与实验 被引量:11
17
作者 赵冠军 刘更 吴立言 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2007年第12期1633-1636,共4页
在ANSYS中建立了长方体箱体的有限元模型,并计算结构模态。将有限元模型和结构模态导入Virtual Lab,计算空腔声模态,用模态叠加法计算耦合声场对激励的响应,得到了声压级分布云图和场点频率响应曲线。设计了长方体箱体的振动噪声实验,... 在ANSYS中建立了长方体箱体的有限元模型,并计算结构模态。将有限元模型和结构模态导入Virtual Lab,计算空腔声模态,用模态叠加法计算耦合声场对激励的响应,得到了声压级分布云图和场点频率响应曲线。设计了长方体箱体的振动噪声实验,将声卡采集得到的噪声信号在Matlab中进行傅立叶分解,得到声场内一点对激振频率的响应曲线。仿真数据与实验数据有较好的一致性。 展开更多
关键词 耦合 模态叠加法 振动噪实验
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基于声-固耦合模型的车内噪声响度参数的预测与分析研究 被引量:5
18
作者 高印寒 张澧桐 +2 位作者 梁杰 王智博 姜文君 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期136-143,共8页
针对传统A计权声压级评价指标对噪声低频成分衰减较大,常常出现车内声压级达标,声品质不合格的问题。引入心理声学参数的响度参量,利用虚拟仿真技术分析评价车内声学特性。建立驾驶室声-固耦合有限元模型,结合试验激励数据,进行基于模... 针对传统A计权声压级评价指标对噪声低频成分衰减较大,常常出现车内声压级达标,声品质不合格的问题。引入心理声学参数的响度参量,利用虚拟仿真技术分析评价车内声学特性。建立驾驶室声-固耦合有限元模型,结合试验激励数据,进行基于模态的声学响应计算。在Matlab平台上,建立车内声品质客观心理声学参数响度的计算模型,对比预测驾驶室内场点的声压级和响度分布,结合声压级和响度结构板块贡献量分析,研究声压级和响度参量评价驾驶室结构特性的差别并识别驾驶室主要噪声源。以此为基础指导优化驾驶室结构阻尼铺设位置,综合提高车内声学品质。 展开更多
关键词 车内学品质 -耦合模型 响度分布 贡献分析 预测
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古琴共鸣体的声固耦合模态分析 被引量:5
19
作者 于洋 许震宇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第16期226-230,共5页
模态分析中考虑古琴共鸣体与声腔内空气的声固耦合,得出不同固有频率下古琴的各阶位移场模态及声场模态。对比结构系统、声腔系统与耦合系统的仿真结果,研究空腔内空气对共鸣体壁板振动以及共鸣体壁板振动对腔内声压分布情况的影响。结... 模态分析中考虑古琴共鸣体与声腔内空气的声固耦合,得出不同固有频率下古琴的各阶位移场模态及声场模态。对比结构系统、声腔系统与耦合系统的仿真结果,研究空腔内空气对共鸣体壁板振动以及共鸣体壁板振动对腔内声压分布情况的影响。结果显示对古琴音量贡献较大的振动模态为呼吸模态,并且面板与底板以不同相位振动时表现的呼吸模态形式所辐射出的音量有所不同;理论推导建立了激励力频率与古琴发声响度之间的关系,为斫琴师根据激励力频率来调整古琴响度提供参考。 展开更多
关键词 古琴 模态分析 有限元 耦合
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基于声-固耦合算法的储液容器内件模态分析
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作者 李小虎 《化工与医药工程》 CAS 2023年第4期59-63,共5页
采用有限元法对比了干模态、质量附加法及湿模态方法对设备频率的影响,同时在湿模态方法中对比了液体晃动效应对设备频率计算的影响。基于某结晶器结构,通过湿模态方法对充水设备内件的频率及振型进行计算,分析设备内部液体对设备内件... 采用有限元法对比了干模态、质量附加法及湿模态方法对设备频率的影响,同时在湿模态方法中对比了液体晃动效应对设备频率计算的影响。基于某结晶器结构,通过湿模态方法对充水设备内件的频率及振型进行计算,分析设备内部液体对设备内件频率的影响,对于防止搅拌轴与设备部件发生共振能够起到很重要的作用,为大型薄壁容器及内部有很多内件的设备模态计算提供了准确的计算方法。 展开更多
关键词 内件 湿模态 -耦合 满液
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