[发明专利]一种计算声振系统中高频动力学响应的方法

权利要求书

1.一种计算声振系统中高频动力学响应的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将被研究的声振系统划分为N个子系统，使每个子系统具有相同的动力学特性，其中动力学特性包括阻尼、模态能量和耦合损耗因子；

步骤2：确定模态能量分析方法和统计能量分析方法适用的分析频率范围：

步骤2.1：确定每个子系统的第一阶共振频率：f_1，i，i＝1，…，N，其中i表示第i个子系统；模态能量分析方法适用的分析频率范围下限f_min^MEA为f_min^MEA＝max(f_1，i)；

步骤2.2：由模态重迭因子公式M_e，i＝n_i(f)fη_i，计算第i个子系统的模态重迭因子M_e，i＝1时的最小分析频率f_i，i＝1，…，N，其中n_i(f)表示第i个子系统的结构模态密度，η_i表示第i个子系统的结构内损耗因子；模态能量分析方法适用的分析频率范围上限f_max^MEA为f_max^MEA＝max(f_i)，统计能量分析方法适用的分析频率范围下限f_min^SEA为f_min^SEA＝f_max^MEA；

步骤3：当分析频率f处于f_min^MEA～f_max^MEA范围内，采用模态能量分析方法计算被研究的声振系统中频动力学响应，所述模态能量分析方法为：

步骤3.1：确定第i个子系统在min(f_1，i)～f_max^MEA范围内具有的共振模态数目T_i和共振频率值f_j，i，其中i＝1，…，N，j＝1，…，T_i；

步骤3.2：建立N个子系统的共振模态之间的功率流平衡关系：

-β1,m1,1···-β1,m1,Tm···-β1,N1,1···-β1,N1,TN-β1,mT1,1···-β1,mT1,Tm···-β1,NT1,1···-β1,NT1,TN-β2.m1,1···-β2,m1,Tm···-β2,N1,1···-β2,N1,TN-β2,mT2,1···-β2,mT2,Tm···-β2,NT2,1···-β2,NT2,TN0···0···-βm,N1,1···-βm,N1,TN···0ΔmTm+Σi=1,i≠mNΣj=1Tiβm,i1,j···-βm,NTm,1···-βm,NTm,TN···-βN,m1,Tm···ΔN1+Σi=1N-1Σj=1TiβN,i1,j0···0···-βN,mTN,Tm···0···0ΔNTN+Σi=1N-1Σj=1TiβN,iTN,je11···e1T1e21···e2T2···em1···emTm···eN1···eNTN]]>

其中每个子系统自身共振模态之间的模态耦合损耗因子为0；为第i个子系统第j阶模态的模态能量，为外界激励输入第i个子系统第j阶模态的功率，为第i个子系统第j阶模态的模态质量，为外界激励输入第i个子系统第j阶模态上的功率谱密度；为第i个子系统第j阶模态的模态阻尼系数，为第i个子系统第j阶模态的模态阻尼；为第i个子系统第j阶模态与第ii个子系统第jj阶模态间的模态耦合损耗因子，

βi,iij,jj=γi,iij,jj[Δij(ωiijj)2+Δiijj(ωij)2][(ωij)2-(ωiijj)2]2+(Δij+Δiijj)[Δij(ωiijj)2+Δiijj(ωij)2],]]>

为第i个子系统第j阶模态的模态频率，为第ii个子系统第jj阶模态的模态频率，为第ii个子系统第jj阶模态的模态阻尼系数，当第i个子系统与第ii个子系统之间为线连接时，系数为

γi,iij,jj=1(ωij)2mijmiijj∫LcouplingWiijjσijnijdL,]]>

为第ii个子系统第jj阶模态的模态质量，为第ii个子系统第jj阶模态的模态位移形函数，为第i个子系统第j阶模态的模态应力形函数，表示外法线向量，L_coupling表示对在耦合线上的模态信息进行求和；当第i个子系统与第ii个子系统之间为面连接时，系数为

γi,iij,jj=1(ωij)2mijmiijj∫ScouplingWiijjσijnijdS]]>

S_coupling表示对在耦合面上的模态信息进行求和；

步骤3.3：由N个子系统的共振模态之间的功率流平衡关系，计算出第i个子系统第j阶模态的模态能量i＝1，…，N，j＝1，…，T_i；分别对每个子系统在分析频带内的模态的模态能量求和，得到各个子系统在分析频带内的能量响应；

步骤4：当分析频率f处于大于f_min^SEA的频率范围内时，采用统计能量分析方法计算被研究的声振系统高频动力学响应，得到各个子系统在分析频带内的时空平均能量响应。