基于模态分析建立的中频声振降阶混合FE-SEA模型

【作者】 方琛； 曾耀祥； 何巍； 张亚辉；

【机构】 大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室； 北京宇航系统工程研究所；

【摘要】 本文通过模态分析,采用振型降阶和振型截断误差降阶修正技术,基于混合有限元-统计能量分析(FE-SEA)方法,提出了一种计算效率极高的中频声振混合模型。声振系统会受到明显的宽频激励,其各组件的物理属性具有显著差异,会导致系统出现长波和短波共存的"中频"问题。三维的声振系统和谱形式的混合方法共同加剧了声振混合FESEA模型的计算效率问题、以及克服该问题的困难程度。对于声学组件,采用有限元建模后,本文仅截断了极少的振型对声学组件进行降阶。然后通过对振型截断误差对应的残余响应进行分析,通过推导建立了残余响应的控制方程,随后推导建立了一个频率无关的残余响应减缩基。将声学组件通过少量振型和残余响应减缩基进行高效降阶。结构组件沿用统计能量分析方法建模,即可耦合得到改进的混合模型。该降阶混合模型在扫频过程中不涉及声学组件的有限元矩阵,故实现了混合模型降阶。数值算例表明,相比传统混合FE-SEA方法,在引入残余响应处理振型截断误差问题后,本文算法较之仅用振型降阶的方法具有更高的精度、较之传统混合FE-SEA方法具有显著的效率优势。本文方法引入的残余响应增加的计算量可以忽略不计。且本文方法具有很好的模块化特点。同时模型规模越大,本文方法的计算效率优势会更显著。更多还原