本文選題：Hybrid + FE-SEA方法�。� 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：飛行器、艦船和汽車常處于寬頻噪聲環(huán)境之中,若處理不當(dāng),這種環(huán)境引起的振動易導(dǎo)致金屬蒙皮、艦艇外殼和白車身等板類結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞。寬頻聲振耦合問題一般分為低、中、高三個(gè)頻段分別進(jìn)行求解。對于其中的中頻聲振耦合問題,組合結(jié)構(gòu)動態(tài)特性差異比較大,單獨(dú)使用低頻確定性方法或高頻統(tǒng)計(jì)能量方法均不能有效地進(jìn)行聲振響應(yīng)預(yù)示。針對此頻段特征,近年來提出了 Hybrid FE-SEA方法。該方法自提出至今已成功解決了很多工程問題。但是,對于Hybrid FE-SEA方法中重要參數(shù),如有效耦合損耗因子等,目前還缺乏深入研究。而現(xiàn)今結(jié)構(gòu)的聲振疲勞分析也主要集中于低頻段,在Hybrid FE-SEA分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)較高頻段激勵(lì)下的疲勞分析還未有人涉足。本文,以典型板類結(jié)構(gòu)為分析對象,對Hybrid FE-SEA方法中有效耦合損耗因子作深入研究,并探究基于Hybrid FE-SEA的結(jié)構(gòu)中頻聲振疲勞分析方法。論文具體工作如下:1.Hybrid FE-SEA方法的驗(yàn)證及應(yīng)用系統(tǒng)總結(jié)了基于波動耦合的Hybrid FE-SEA方法基本理論,根據(jù)Hybrid FE-SEA方法群體平均的思想,采用蒙特卡洛方法驗(yàn)證了 Hybrid FE-SEA分析中頻聲振耦合問題的有效性,最后以梁板組合結(jié)構(gòu)為算例,進(jìn)行了此結(jié)構(gòu)中頻聲振特性分析。2.有效耦合損耗因子的結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感度研究有效耦合損耗因子是Hybrid FE-SEA方法中的重要參數(shù)之一,它反映了子系統(tǒng)間功率流的傳遞。本文介紹了有效耦合損耗因子的基本理論,并分析了線連接情況下各子系統(tǒng)間有效耦合損耗因子大小。最后考察了板和梁結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對有效耦合損耗因子的影響,得到的規(guī)律對優(yōu)化子系統(tǒng)間能量傳遞具有指導(dǎo)意義。3.基于Hybrid FE-SEA的結(jié)構(gòu)中頻聲振疲勞分析方法研究板類結(jié)構(gòu)是飛行器、艦船、汽車等的典型構(gòu)件,常處于寬頻噪聲環(huán)境中,其中頻段激勵(lì)成份常較豐富,由此引起的中頻聲振疲勞問題不能忽略。采用頻域法進(jìn)行聲振疲勞分析需要結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力功率譜密度。由于Hybrid FE-SEA分析得到的是位移、速度、能量等響應(yīng),因而不能直接用于結(jié)構(gòu)的中頻疲勞分析。本文根據(jù)Hybrid FE-SEA方法獲得的位移和能量響應(yīng)推導(dǎo)各子系統(tǒng)應(yīng)力響應(yīng),結(jié)合Dirlik零階矩應(yīng)力譜法,形成了結(jié)構(gòu)中頻激勵(lì)下聲振疲勞分析方法,并采用FEM分析驗(yàn)證了此方法的正確性。最后,給出了加筋板在寬頻激勵(lì)下的聲振疲勞分析,結(jié)果顯示,中頻激勵(lì)下的響應(yīng)結(jié)果對寬頻段疲勞損傷量的貢獻(xiàn)不能忽略。
[Abstract]:Aircraft, ships and cars are often in the environment of wide-band noise. If the environment is not handled properly, the vibration caused by this kind of environment will easily lead to metal skin, ship shell and white body and other plate structure fatigue damage. The wide band acoustic-vibration coupling problem is generally divided into three frequency bands: low, middle and high. For the intermediate frequency acoustic vibration coupling problem, the dynamic characteristics of the composite structure are quite different, so it is not possible to predict the acoustic vibration response by using the deterministic method of low frequency or the statistical energy method of high frequency alone. Hybrid FE-SEA (Hybrid FE-SEA) method is proposed for this frequency band in recent years. This method has successfully solved many engineering problems since it was put forward. However, the important parameters of Hybrid FE-SEA, such as the effective coupling loss factor, are not well studied. At present, the acoustic and vibration fatigue analysis of structures is mainly focused on the low frequency band. Based on Hybrid FE-SEA analysis, fatigue analysis under high frequency band excitation has not been explored. In this paper, the effective coupling loss factor in Hybrid FE-SEA method is deeply studied, and the hybrid FE-SEA based structure mid-frequency acoustic vibration fatigue analysis method is explored. The main work of this paper is as follows: 1. The verification and application of Hybrid FE-SEA method. The basic theory of Hybrid FE-SEA method based on wave coupling is summarized. According to the idea of population average of Hybrid FE-SEA method, Monte Carlo method is used to verify the effectiveness of hybrid FE-SEA in the analysis of intermediate frequency acoustic-vibration coupling problem. Finally, taking the beam-plate composite structure as an example, the intermediate frequency acoustic and vibration characteristics of the hybrid FE-SEA structure are analyzed. Study on the sensitivity of structural parameters of the effective coupling loss factor is one of the important parameters in the Hybrid FE-SEA method which reflects the transfer of power flow between subsystems. In this paper, the basic theory of effective coupling loss factor is introduced, and the magnitude of effective coupling loss factor between subsystems is analyzed in the case of line connection. Finally, the influence of the structural parameters of plate and beam on the effective coupling loss factor is investigated. The obtained rule is of guiding significance for optimizing the energy transfer between subsystems. Hybrid FE-SEA based structure Analysis method for Intermediate Frequency Acoustic Vibration fatigue; Plate structures are typical components of aircraft, ships, automobiles and so on, which are often in the environment of wide-band noise, among which the excitation components in the frequency band are often abundant. The problem of if-frequency vibration fatigue can not be ignored. The frequency domain method for acoustic-vibration fatigue analysis requires the stress power spectral density of structural danger point. Hybrid FE-SEA analysis can not be directly used in intermediate frequency fatigue analysis because of the displacement, velocity and energy response. Based on the displacement and energy responses obtained by Hybrid FE-SEA method, the stress responses of each subsystem are deduced in this paper. Combined with the Dirlik zero-order moment stress spectrum method, an acoustic fatigue analysis method under intermediate frequency excitation is developed, and the correctness of the method is verified by FEM analysis. Finally, the sonic vibration fatigue analysis of stiffened plates under wide-band excitation is given. The results show that the response results under intermediate frequency excitation can not ignore the contribution of the response results to the wide-band fatigue damage.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O346.2;O327

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本文編號：2039069