边界元

摘要： 为降低轮轨噪声对地面沿线的危害,在临近地铁线路的位置布设有源声屏障,使噪声的低频段和高频段可分别被有源消声系统和声屏障显著消减,为了科学指导有源声屏障的设计,研究由次级源参数变化所导致的声场变化规律。基于边界元理论,建立考虑了列车、声屏障、轨道的半自由场模型,将计算结果同北京地铁13号线实测信息进行对比验证,进而在模型中增设沿轨道纵向等间距排列的次级源,经仿真分析确定次级源最合理位置、消声频段、消声区界线、消声量;构建关于次级声和噪声干涉相消的数学模型,通过理论推导验证了仿真结论的合理性。研究结果表明:次级源最合理位置与轨道对称轴间隔一个声波长度、和声源等高、具有短于半个声波长度的纵向间隔;次级声对150~320 Hz轮轨噪声消减显著,消声区面积与频率呈正相关;在列车左右两侧对称布设次级源纵列的消声效果优于在列车一侧布设的效果;在声屏障的基础上布置次级源纵列,能令声影区内总声压级普遍降低3~12 dB,且令声影区外的放大值基本不超过3 dB,并且确保列车内声场变化不大。

摘要： 拖体的惯性类水动力性能是拖体进行动态运动分析的重要参数。文章基于势流理论,使用COMSOL软件以边界元法对拖体的惯性类水动力系数进行了数值计算。在此基础上,针对拖体惯性类水动力系数的计算,用COMSOL进行了二次开发,快速算法可提高拖体设计的效率。将求解结果与实测数据进行了比对,表明已达到工程使用的精度,验证了该方法的可行性。

摘要： 降低驾驶室低频结构噪声对驾驶员耳旁声压的影响。结合声学贡献量结果与正交试验法,对声学贡献量最大的结构进行改进研究。通过建立拖拉机驾驶室声固耦合模型及边界元模型进行声学响应分析并进行实验验证,针对场点声压贡献最大的结构进行改进,并通过正交试验法确定结构改进参数。结果表明,将声学贡献量法与正交试验相结合的研究方法,以驾驶员耳旁总声压为指标的改进方式,能够得到最有效降低驾驶员耳旁声压结构参数改进组合H3T3D1,右挡板施加25 mm的加强筋,右窗添加3 mm的阻尼和前挡风玻璃增厚1 mm,使该受声点总声压降低7.74 dB,并在降低原声压峰值的基础上基本没有新的声压峰值的产生。具有较好的降噪效果,研究结果可为拖拉机结构噪声控制提供参考。

摘要： 为了研究简支箱梁结构噪声,以32 m简支箱梁为研究对象进行车桥耦合动力分析,求解轨道不平顺作用下的竖向轮轨力。以竖向轮轨力作为激励加载在简支箱梁的声场分析模型中,以简支箱梁的动力响应结果作为边界条件,利用边界元和有限元相结合的方法求解声场内声压级的频率分布特性和传播规律。主要研究了行车速度和板件厚度等因素对简支箱梁结构噪声的影响。研究表明,桥梁结构噪声的频段主要在100 Hz以下,顶板上方的噪声声压级最大;结构噪声在传播过程中存在明显的衰减特性,噪声声压级随传播距离增大而减小;车辆运行速度越大,结构噪声声压越大;箱梁刚度和顶板厚度越大噪声声压级越小;相同列车荷载作用下,单箱双室箱梁辐射出的结构噪声声压级比单箱单室箱梁更小。

摘要： 为探究桥梁结构的振动噪声,采用有限元与边界元结合的研究方法,通过求解列车载荷作用下桥梁的动力学方程得到其动力响应,将此动力响应作为声波动方程的边界条件求解了场点的声辐射,并探究了桥梁结构噪声的影响参数。研究表明:桥梁声压时程曲线不仅能够体现列车经过的过程,且近场点的声级高于远场点;频谱曲线表明噪声主要集中于低频,随频率增高,声级总体呈现降低趋势;梁体上方声辐射强度大于梁体下方,且随频率增大,声场分布由单指向性变为多指向性;考虑地面反射和提高车辆运行速度可增大场点声辐射强度,优化无砟轨道结构和增大桥梁刚度有助于降低场点声辐射强度,添加肋板对于场点降噪作用较为有限。

摘要： 针对深海环境中目标的主动探测问题,建立了深海波导中目标低频声散射仿真的简正波耦合边界元理论模型。首先仿真了深海波导中Munk声速剖面条件下的声传播特性,然后根据深海波导中的声传播特性,仿真计算了声源位于不同深度时,波导中目标低频散射回波强度随声源与目标之间水平距离变化的特性。仿真结果表明,当声源深度为100 m(近海面)与1400 m(声道轴)时,受完全声道的影响,在会聚区附近范围内散射回波强度较大;声源深度为4900 m(近海底)时,受直达波与一次海面反射波的影响,在中近距离(小于40 km)范围内散射回波强度较大;对于接收水听器而言,置于临界深度以下时主动探测的距离更远。

摘要： 为了实现实测波浪作用下水下航行体出水成功概率预报,为潜艇作战提供一种水下发射的快速预报方法,基于边界元方法建立了水下航行体出水姿态计算模型,对不同波浪条件下水下航行体出水姿态参数进行了计算。同时,将不同波浪条件下的出水姿态参数进行集成,形成了规则波浪数据库。以渤海湾某时间段的实测海况作为发射环境,建立符合瑞利分布的波高概率分布模型,将尾部触水俯仰角作为判定条件,对实测波浪下水下航行体出水成功概率进行预报。计算结果表明,在考虑最恶劣工况下,相对于静水条件下的出水俯仰角偏差随着波高的增加而减小;相同波高下,受到出水相位的影响,出水俯仰角偏差呈余弦变化规律。该预报方法对于潜艇作战判定发射时机具有一定参考价值,为水下发射的成功概率预报提供参考。

摘要： 基于边界元方法建立了水下航行体出水姿态计算模型,包括各控制方程及边界条件,采用截平面方法对航行体出水模型进行了简化处理,并将所得结果和实验数据进行比对,发现二者符合良好,验证了数值模型的有效性。运用边界元法研究了规则波浪参数(波高、浪向、周期、相位)对出水姿态的影响。研究结果表明,波高影响波浪力幅值大小,对出水姿态参数有着直接的影响,波高越大对出水姿态参数的影响越大;浪向、初相位和周期主要影响流体质点的运动方向,改变波浪附加惯性力,影响波浪力对出水姿态参数的作用效果;受到出水相位的影响,出水俯仰角和俯仰角速度呈余弦变化规律;随着周期的增大,周期对航行体出水姿态参数的影响逐渐减小,此时,相同波高下出水姿态参数只受到出水相位的影响。

摘要： 带格栅腔体结构在流激作用下极易产生结构振动和噪声,较大噪声会影响舰船隐身性能。本文采用分离涡模拟并结合有限元耦合边界元方法,对栅条不同布放方式下腔体结构的绕流流场和水下声辐射特性进行分析。研究结果表明,在来流激励下,带格栅腔体结构的栅条振动响应较大,在共振频率处有较大的声辐射,与来流方向平行的格栅声辐射性能优于同来流方向垂直的格栅,结构振动声功率级随来流速度增加而增大。

摘要： 针对某汽车分动器壳体噪声过大的问题,采用有限元与边界元联合求解法对分动器辐射声场特性进行研究。建立分动器壳体模型,利用有限元软件对分动器壳体进行模态分析,求解分动器简谐振动响应特性曲线,将仿真结果导入声学软件中作为求解壳体辐射噪声的边界条件,并提出多种优化方案,分析壳体优化后的辐射噪声水平。结果表明:在壳体振动较大的位置增加加强筋以及壳体厚度可以改善壳体的辐射噪声特性,同时对下壳体齿圈所在面加厚0.4 mm的方案有效改善了分动器壳体噪声。

摘要： 无限深透水坝基轮廓复杂,透水层深度大,其渗流计算精度难以保证.文中提出用保角变换-边界元法计算含有无限域渗流计算问题.保角变换将复杂的坝基轮廓线边值问题变换为水平线边值问题,使渗流计算边界问题大大简化;边界元法在求解边界简单的无限域渗流方面优势明显,两种方法联合使用进行求解,充分发挥保角变换和边界元法各自优点.通过组合法计算结果表明:联合法计算更加快捷、简单,计算结果更加符合无限域的实际情况,这为解决无限域渗流问题提供一条途径。

摘要： 将地基视为多层各向同性弹性体,对Euler-Bernoulli梁进行有限单元离散分析,对地基-梁接触面采用边界积分法求解,根据地基-梁接触面的竖向位移协调和光滑接触条件,应用有限元与边界元耦合的方法推导出各向同性成层弹性地基上的Euler-Bemoulli梁的半数值半解析解.基于文中理论,编制了相应的程序,通过与现有文献对比,验证了文中理论的正确性,对比分析了分层地基与等效均匀地基两种模型上的弹性地基梁.研究结果表明,分层地基与等效均匀地基两种模型上弹性地基梁性状差异较大,实际弹性地基梁计算中应采用分层地基模型.

摘要： 孤立波一般被用于模拟海啸等引起的波浪.当孤立波传播到近岸的浅水区域,受到地形变化的影响,例如缓坡,大陆架等,会形成若干个较小的孤立波,该现象被称为孤立波的分裂.采用二维边界元方法对孤立波的分裂进行数值模拟,边界元方法具有高精度和能模拟完全非线性波浪的特点,可以很好地捕捉孤立波分裂的细节.通过边界元方法的计算,可以获得不同台阶高度下,孤立波的反射,透射系数,分裂个数以及分裂后孤立波的波幅.

摘要： 进行下目标探测时，有限元与边界元耦合模型是研究水下弹性壳体目标低频声散射常用的数值方法.应用该模型计算大尺度弹性目标的声散射时,会需要大量计算时间与存储空间,采用并行数值的方式来解决这一问题.首先并行计算生成有限元矩阵和边界元矩阵,然后应用并行化的广义极小残差(GMRES)迭代算法求解大型非对称线性方程组.文中详细叙述了并行GMRES(m)迭代算法的执行过程,并以球壳的声散射计算为例分析了迭代步数对算法收敛情况的影响.最后计算了Benchmark目标模型的低频散射声场,分析了其收发分置散射目标强度以及表面声场的分布.

摘要： 采用有限元和边界元联合的方法对变速器箱体的辐射噪声进行分析研究。首先针对某型车辆变速箱箱体,建立箱体与箱体内机油的流固耦合有限元模型和箱体的边界元模型,并分析其所受激励载荷;然后进行强迫振动有限元的数值仿真计算,并通过试验进行验证,试验数据与仿真数据基本吻合;最后将振动的有限元计算结果作为箱体边界元模型的边界条件进行噪声辐射的数值仿真计算。根据计算的结果,对该箱体的结构进行有针对性的加筋强化,仿真计算的结果表明,进行加筋处理后的箱体噪声辐射能得到有效的抑制。

摘要： 目前,噪声公害受到了越来越多的重视。为了更有效地对发动机的主要噪声辐射源---油底壳的噪声进 行仿真研究,采用将有限元（FEM)与边界元(BEM)相结合的方法,建立了机油与油底壳的液固耦合模型,探讨了油底壳 表面辐射声场的仿真分析方法,并在此基础上研究了机油量、机油温度等因素变化对其的影响。

摘要： 本文采用有限元法和SYSNOISE 噪声分析软件的边界元法联合求解技术进行了柴油机油底壳的结构振动和表面噪声的数值模拟研究，建立了油底壳的有限元模型和半消声室辐射声场边界元模型，并通过模拟计算从增加材料阻尼和提高结构刚度两个方面提出了改进设计方案，通过试验验证了计算的正确性，为CAE 分析在NVH 领域的应用提供了基础。

摘要： 声辐射效率是轮轨噪声预测的重要参数。根据车轮几何轴对称性，本文建立车轮轴对称有限元/边界元模型，考虑各因素对仿真模型计算结果精度的影响，选取合理的模型参数。利用边界元软件LMS SYSNOISE 计算车轮模态声辐射效率。与已有文献结果相比，结果变化规律良好一致，计算结果正确。计算结果表明：车轮模态辐射效率在低频段呈现近似线性变化，随着频率的增加辐射效率曲线都趋于1。不同节径节圆数对应车轮模态低频辐射效率差别较大。

摘要： 分析和探讨了板件贡献量对在汽车开发过程中的重要性，提出了应用板件贡献量解决附加声学处理，特别是车身阻尼材料的方法。建立了板件贡献量的数学模型。以国内某款车为例，建立了有限元与边界元的耦合模型，用板件声学贡献量的方法进行了分析，针对不同的贡献区域，提出了相应修改的建议。

摘要： 从实验和理论计算两个方面,对敷有隔声去耦材料的水下加筋圆柱壳体振动和声辐射进行讨论分析。实验分为三种工况:双壳全部敷设、双壳60%敷设和双壳不敷设隔声去耦材料,实验结果数据包括模型的振动加速度和辐射声压。理论计算采用有限元结合边界元技术计算模型的低频特性,采用统计能量分析计算模型的中高频特性。通过对实验和计算结果的对比分析,证明隔声去耦材料在200 Hz以上能明显减小结构振动和降低辐射噪声。另外,还发现有限元结合边界元的计算结果只在700 Hz以下与试验结果吻合较好, 这说明传统的FEM+BEM和统计能量分析在计算复杂结构声振耦合系统时的适用频率范围是不同的,前者适合低频问题,后者适合中高频问题,它们具有互补性。

摘要： 本发明公开了一种基于有限元边界积分法的纳米结构局域表面等离激元共振分析仿真方法。本发明所述方法在纳米结构局域表面等离激元共振分析中，保留了有限元和矩量法两种数值方法的优点并摒弃了两者的缺点，纳米结构外部的场使用矩量法进行分析，和时域有限差分法、有限元等数值方法，物理光学法等高频近似方法相比精确度较高，而且不需要人为添加截断边界条件，因此模型离散区域小，未知量少。纳米结构内部的场使用有限元方法进行分析，因此可以分析内部结构和材料复杂的纳米结构，和矩量法、解析法相比适用范围较广。

摘要： 本发明提供了一种基于负边界三元组损失和数据增强的零样本分类方法，属于计算机零样本图像分类领域。该方法在传统归纳式零样本分类方法中增加了属性加权数据增强模块以及负边界三元组损失函数联合约束用户定义属性空间和隐含属性空间两个模块。通过这两个模块，调整了数据集的集散程度，使之更易于实现从已见类到未见类的知识迁移；还能够扩大训练阶段输入数据的分布，使之更接近整体数据集的真实分布，从而提高模型对于未见类图像的分类能力。与其他归纳式零样本分类方法相比，实验结果表明本发明能够达到更高的零样本图像分类精度，在许多领域也有重要用途。

摘要： 本发明公开了一种二维非紧致边界声散射的边界元计算方法，属于声学技术领域。该方法包括：将非紧致边界离散成一系列网格单元并确定各网格单元的几何参数；对远场观察点x，及任意两个网格单元zm和zn，确定自由空间格林函数G(x,zn,ω)、G(zm,zn,ω)及根据G(x,zn,ω)、G(zm,zn,ω)和确定声源趋于zn时非紧致边界的散射声场p(x,zn,ω)；对观察点x、声源点y和边界上的点zn，确定自由空间格林函数G(x,y,ω)、G(zn,y,ω)及根据p(x,zn,ω)、G(x,y,ω)、G(zn,y,ω)和确定由声源点y产生的声波传播到观察点x处的声场p(x,y,ω)。本发明的边界元方法在求解非紧致边界的声散射时将声源趋于散射边界，当声源与边界的距离远小于网格单元的特征尺寸时，边界网格单元仍能当常单元处理，在相同边界网格离散条件下计算精度相对于传统边界元方法大大提高。

摘要： 本发明提供一种复杂外边界三重介质油藏压力动态分析边界元法，该复杂外边界三重介质油藏压力动态分析边界元法包括：步骤1，建立三重介质油藏的渗流微分方程；步骤2，求解瞬时点源基本解；步骤3，求解顶底封闭边界三重介质油藏直井的格林边界元基本解，并对基本解进行外法线向量求导；步骤4，利用七点高斯积分公式建立的系数矩阵和任意点压力边界积分求解公式，得到三重介质油藏的无因次井底压力响应函数；步骤5，对压力随时间的变化关系进行无量纲化，绘制三重介质油藏典型曲线理论图版，对复杂外边界三重介质油藏进行动态分析。该复杂外边界三重介质油藏压力动态分析边界元法可应用于计算不同边界类型的复杂外边界三重介质油藏渗流问题。

摘要： 本发明公开了一种二维非紧致边界声散射的边界元计算方法，属于声学技术领域。该方法包括：将非紧致边界离散成一系列网格单元并确定各网格单元的几何参数；对远场观察点x，及任意两个网格单元zm和zn，确定自由空间格林函数G(x,zn,ω)、G(zm,zn,ω)及根据G(x,zn,ω)、G(zm,zn,ω)和确定声源趋于zn时非紧致边界的散射声场p(x,zn,ω)；对观察点x、声源点y和边界上的点zn，确定自由空间格林函数G(x,y,ω)、G(zn,y,ω)及根据p(x,zn,ω)、G(x,y,ω)、G(zn,y,ω)和确定由声源点y产生的声波传播到观察点x处的声场p(x,y,ω)。本发明的边界元方法在求解非紧致边界的声散射时将声源趋于散射边界，当声源与边界的距离远小于网格单元的特征尺寸时，边界网格单元仍能当常单元处理，在相同边界网格离散条件下计算精度相对于传统边界元方法大大提高。

摘要： 本发明提供了一种基于ABAQUS有限元与边界元的耦合方法,包括：S1、ABAQUS根据输入文件调用ABAQUS/Explicit分析计算生成结果文件Job‑1.odb；S2、运行odbHistoryOutput.py把位移和坐标数据写入到TXT文本；S3、读取TXT文本的数据生成边界坐标矩阵和节点位移向量；S4、调用SolveStrategye进行时域边界元分析计算；S5、根据时域边界元分析计算将边界的面力转换成节点力；S6、利用平衡原理f=‑Mp生成节点力矩阵并写入TXT文本；S7、运行Inpmodify.py生成下一个时间步耦合的输入文件。数据读写处理速度快，方便快捷。

摘要： 本发明公开了一种基于低秩分解的电磁有限元‑边界元的直接求解方法，方法包括如下步骤：构建电磁场的求解区域，分别建立电磁场的有限元矩阵方程和边界元矩阵方程，通过电磁场的连续性耦合起来，联立得到由有限元矩阵和边界元矩阵组成的有限元‐边界元混合系统矩阵方程；采用近场映射和低秩分解方法分别构建有限元‐边界元混合系统矩阵方程中有限元矩阵和边界元矩阵的H‐矩阵表达式，从而建立有限元‐边界元混合系统的H‐矩阵表达式；使用H‐矩阵格式的LU分解算法和前后向回代算法对整个有限元‐边界元混合系统矩阵方程进行直接求解，获得求解区域的电场和电流分布，并从中获得待求的电磁参数；本发明的方法能将计算复杂度和存储需求降低到接近线性。

摘要： 本发明提出了一种基于光滑有限元边界元法的车身结构声场耦合预测方法，包括如下步骤：生成车身结构-声腔网格模型；利用光滑有限元法对板壳单元中应力场进行光滑处理；采用混合积分方法对板壳中剪切应变的剪切项在自然坐标系下单独积分；构造车身板壳结构动力学方程的光滑Galerkin弱形式并将其离散后得到其动力学方程；利用边界元法构造声场仿真模型；根据耦合界面上位移和压力连续，得到结构-声场耦合的光滑有限元边界元法模型；利用耦合模型进行仿真预测。本发明在车身结构-声场耦合问题中，能够得到更好的计算效果，更高有效的分析频带宽，而且该方法对模型的质量要求更低，这样能降低更多的前处理时间，在工程应用中前景广阔。

摘要： 本发明公开了一种基于径向积分边界元法辨识非线性热导率的修正LM方法。该方法包括以下步骤：通过测量手段获取初始数据；建立精细边界元模型，划分边界元网格，并建立瞬态非线性热传导方程的边界元格式；计算瞬态非线性热传导方程的反问题的优化目标函数；判断目标函数是否满足收敛准则；输出最终的辨识参数值，迭代步数，优化目标函数值。本发明通过将复变量求导法引入传统的LM方法，准确且高效地计算了灵敏度矩阵的各系数，通过将径向积分边界元法引入热传导反问题，使得正问题的数值仿真仅需要在边界上离散单元，降低了问题的维度，提高了热传导反问题的计算精度，拓展了其在超细超薄结构的热物性参数辨识的应用。

摘要： 本发明公开了一种移动荷载下的精细化瞬态有限元‑边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，属于铁路噪声仿真、计算方法技术领域，通过建立钢轨离散支撑有限元‑边界元模型，采用APDL命令流方法对移动激励单轮激励和移动双轮相干激励下不同移动速度、激励频率下的瞬态响应进行计算，高效获得移动荷载下的钢轨振动响应特性，并对钢轨瞬态声辐射特性进行计算。本发明的移动荷载下的精细化瞬态有限元‑边界元高速铁路钢轨振动声辐射高效测量方法，采用在有限元软件ANSYS中用APDL语言编写瞬态计算命令的方式，并联合ACOUSTIC软件，对高速铁路钢轨在移动激励下的钢轨振动声辐射响应进行高效计算，精度较高，计算较快。