耦合结构的功率流有限元分析及在复杂加筋板结构中的应用

摘要

功率流有限元法(PFFEM)以其不受频率限制，并且能够得到结构、系统详细的振动信息等优点，近年来受到了研究人员的青睐，逐渐成为目前振动噪声预测的热点方法。本文的研究作为国家自然科学基金“基于功率流有限元分析的复杂柔性振动体系的智能控制研究”(No.50805088)和吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室开放基金“汽车驾乘室振动噪声的功率流有限元分析及主动控制研究”(No.20091110)的重要组成部分，重点对二维结构的功率流理论、耦合结构中能量传递关系以及功率流有限元在复杂耦合结构中的应用等问题进行了研究。本文主要的研究内容和成果如下:
　　 对一维结构和二维结构复杂耦合情况下的能量传递特性进行了分析，推导了梁．板耦合结构的能量传递系数，结果表明:该耦合结构中的能量传递系数与激励频率和波的入射角度有关，然而当有多个模态被激发时会形成散射场，需对入射角度进行平均。
　　 在得到能量传递系数的基础上，通过分析耦合关系，推导了表达功率流与场变量即能量密度之间关系的耦合矩阵，建立了梁板耦合结构的功率流有限元整体方程，并通过数值软件Matlab对结构中各个单元的能量密度进行了数值计算和可视化，得到整个结构中能量分布以及能量传递的方式的清晰效果。
　　 将功率流有限元法应用到实际工程中常见的十字叉加筋板结构中，得到了该结构的能量密度分布和功率流传递路径。
　　 本文研究了功率流在二维结构中的应用，增加了实际的结构模型，为以后实际工程结构的隔振、减振起到了积极的指导作用。