發(fā)布時間：2017-09-16 14:22

  本文關(guān)鍵詞：基于FE-RPIM與FE-LSPIM的聲固耦合分析

  更多相關(guān)文章： 有限元法 無網(wǎng)格法 有限元徑向點(diǎn)插值法 有限元最小二乘點(diǎn)插值法 板結(jié)構(gòu)聲場耦合

【摘要】：封閉聲腔內(nèi)的噪聲控制問題具有工程背景和研究意義。由于結(jié)構(gòu)振動與聲場之間的耦合作用,使得噪聲的控制尤為復(fù)雜,要想對噪聲進(jìn)行控制就需要對其降噪方法進(jìn)行研究。隨著數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高,使得廠家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就可以利用數(shù)值計(jì)算方法對所研制的產(chǎn)品的聲學(xué)特性進(jìn)行預(yù)測,并提出改進(jìn)降噪措施,這對降低產(chǎn)品的成本,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力具有重要意義。數(shù)值計(jì)算方法已經(jīng)成為噪聲控制和預(yù)測的關(guān)鍵技術(shù)。論文的主要研究工作和創(chuàng)新成果有:(1)有限元法(Finite Element Method,FEM)模型“過硬”,導(dǎo)致在應(yīng)用FEM分析結(jié)構(gòu)聲場耦合系統(tǒng)時,計(jì)算結(jié)果容易受到分析頻率范圍和單元尺寸的影響。根據(jù)有限元法與無網(wǎng)格法的優(yōu)點(diǎn),把有限單元法和無網(wǎng)格法中的最小二乘點(diǎn)插值法(The Least-Square Point Interpolation Method,LSPIM)以及徑向點(diǎn)插值法(Radial Point Interpolation Method,RPIM)相結(jié)合,形成有限元最小二乘點(diǎn)插值法(FE-LSPIM)與有限元徑向點(diǎn)插值法(FE-RPIM)。這兩種方法形成的形函數(shù)由有限元形函數(shù)和無網(wǎng)格法插值形函數(shù)相結(jié)合構(gòu)成,具有克羅內(nèi)克爾性質(zhì)、單元兼容性以及多項(xiàng)式的高階完備性,計(jì)算復(fù)雜度不高,能獲得比有限元更高的計(jì)算精度。(2)為了提高結(jié)構(gòu)聲場耦合系統(tǒng)的計(jì)算精度,將有限元徑向點(diǎn)插值法與有限元最小二乘點(diǎn)插值法推廣到結(jié)構(gòu)聲場耦合問題的分析中,提出了結(jié)構(gòu)聲場耦合問題求解的FE-RPIM/FE-LSPIM,推導(dǎo)了FE-RPIM/FE-LSPIM分析板結(jié)構(gòu)聲場耦合系統(tǒng)的計(jì)算公式。以一六面體結(jié)構(gòu)聲場耦合模型為研究對象進(jìn)行分析,結(jié)果表明,與結(jié)構(gòu)聲場耦合問題分析的有限元法/有限元法(Finite Element Method/Finite Element Method,FEM/FEM)和光滑有限元法/有限元法(Smoothed Finite Element Method/Finite Element Method,SFEM/FEM)相比,FE-RPIM/FE-LSPIM在分析板結(jié)構(gòu)-聲場耦合問題中具有更高的精度。(3)為了提高結(jié)構(gòu)聲場耦合系統(tǒng)的計(jì)算精度,根據(jù)FE-RPIM/FE-LSPIM的思想,提出了結(jié)構(gòu)聲場耦合問題求解的FE-RPIM/FE-RPIM,推導(dǎo)了FE-RPIM/FE-RPIM分析板結(jié)構(gòu)聲場耦合系統(tǒng)的計(jì)算公式。以一六面體結(jié)構(gòu)聲場耦合模型為研究對象進(jìn)行分析,結(jié)果表明,與結(jié)構(gòu)聲場耦合問題分析的FEM/FEM和SFEM/FEM相比,FE-RPIM/FE-RPIM在分析板結(jié)構(gòu)-聲場耦合問題中具有更高的精度。同時分析了在結(jié)構(gòu)聲場耦合系統(tǒng)中,FE-RPIM/FE-RPIM的計(jì)算精度效率比FE-RPIM/FE-LSPIM稍微高些。本文在板結(jié)構(gòu)聲場數(shù)值計(jì)算方法方面做了一定的研究,重點(diǎn)分析了FE-RPIM/FE-RPIM、FE-RPIM/FE-LSPIM在聲固耦合系統(tǒng)問題中關(guān)于計(jì)算精度的提高,從模態(tài)頻率分析和聲壓響應(yīng)結(jié)果得出,該方法能更好地適用在耦合系統(tǒng)研究中,對下一步工程應(yīng)用提供了很好的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：有限元法 無網(wǎng)格法 有限元徑向點(diǎn)插值法 有限元最小二乘點(diǎn)插值法 板結(jié)構(gòu)聲場耦合
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB53
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 課題研究背景與意義13-15
• 1.2 板結(jié)構(gòu)-聲場耦合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文研究方法和研究內(nèi)容17-21
• 1.3.1 問題的提出17-18
• 1.3.2 本文研究思路18-19
• 1.3.3 內(nèi)容安排19-21
• 第2章 結(jié)構(gòu)聲場數(shù)值計(jì)算理論21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 數(shù)值計(jì)算方法研究綜述21-24
• 2.2.1 有限差分法21
• 2.2.2 有限元法21-22
• 2.2.3 邊界元法22-23
• 2.2.4 無網(wǎng)格法23-24
• 2.3 結(jié)構(gòu)振動的有限元理論24-28
• 2.4 聲學(xué)Helmholtz波動方程28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第3章 板結(jié)構(gòu)聲場FE-RPIM/FE-LSPIM分析32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 基于FE-RPIM板結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析32-37
• 3.2.1 板結(jié)構(gòu)FE-RPIM插值形函數(shù)的構(gòu)造32-36
• 3.2.2 板結(jié)構(gòu)系統(tǒng)離散方程的建立36-37
• 3.3 基于FE-LSPIM的聲場模型分析37-39
• 3.3.1 聲場FE-LSPIM形函數(shù)的構(gòu)造37-39
• 3.3.2 聲場系統(tǒng)方程離散39
• 3.4 結(jié)構(gòu)-聲場耦合模型的分析39-41
• 3.5 數(shù)值算例與結(jié)果討論41-46
• 3.5.1 結(jié)構(gòu)聲腔固有頻率41-43
• 3.5.2 耦合聲場聲壓頻率響應(yīng)分析43-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 基于有限元徑向插值法的聲固耦合分析47-59
• 4.1 引言47
• 4.2 基于FE-RPIM的聲場模型分析47-49
• 4.2.1 聲場FE-RPIM形函數(shù)構(gòu)造47-48
• 4.2.2 聲場系統(tǒng)方程離散48-49
• 4.3 結(jié)構(gòu)-聲場耦合模型的分析49-50
• 4.4 數(shù)值算例與結(jié)果討論50-58
• 4.4.1 結(jié)構(gòu)聲腔固有頻率50-52
• 4.4.2 耦合聲場聲壓頻率響應(yīng)分析52-55
• 4.4.3 計(jì)算效率及收斂性分析55-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論與展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 致謝67-68
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表和錄用的論文目68-69
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間所獲得和已申報的專利目錄69-70
• 附錄C 攻讀學(xué)位期間參加的研究課題70

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 陳寧;于德介;呂輝;夏百戰(zhàn);;板結(jié)構(gòu)-聲場耦合分析的FE-LSPIM/FE-LSPIM法[J];振動與沖擊;2014年15期

2 陳寧;于德介;夏百戰(zhàn);;板結(jié)構(gòu)-聲場耦合分析的FE-LSPIM/FE法[J];振動工程學(xué)報;2014年02期

3 王素霞;;發(fā)達(dá)國家環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀的啟示[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì);2008年22期

4 顧元通,丁樺;無網(wǎng)格法及其最新進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2005年03期

5 曹國金,姜弘道;無單元法研究和應(yīng)用現(xiàn)狀及動態(tài)[J];力學(xué)進(jìn)展;2002年04期

6 張國寧,周揚(yáng)勝;美國的噪聲污染控制法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)[J];世界環(huán)境;2002年04期

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本文編號：863572