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基于边界元-有限元法的高架结构辐射噪声研究(2012年)

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简介:
本研究采用边界元与有限元结合的方法,深入分析和探讨了高架结构产生的辐射噪声问题,旨在为降低交通噪音污染提供理论依据和技术支持。 高架结构在城市轨道交通系统中扮演着重要角色,因此其产生的结构辐射噪声问题越来越受到关注。通过运用边界元Helmholtz积分公式与有限元流固耦合系统的理论框架,我们推导出了描述结构振动加速度和辐射声压之间关系的声传递向量,并且证明了这种传递向量可通过单元辐射叠加法计算得出。结合北京首都机场快轨线中采用直线电机车辆的一段高架桥梁的实际现场试验数据进行了对比分析。研究结果表明,利用这种方法得到的声音压力分布与实际测量的数据在频谱特征和变化趋势上具有较好的一致性,这证明了该方法适用于城市轨道交通高架结构辐射噪声的预测工作。

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客服
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  • -2012
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    本研究采用边界元与有限元结合的方法,深入分析和探讨了高架结构产生的辐射噪声问题,旨在为降低交通噪音污染提供理论依据和技术支持。 高架结构在城市轨道交通系统中扮演着重要角色,因此其产生的结构辐射噪声问题越来越受到关注。通过运用边界元Helmholtz积分公式与有限元流固耦合系统的理论框架,我们推导出了描述结构振动加速度和辐射声压之间关系的声传递向量,并且证明了这种传递向量可通过单元辐射叠加法计算得出。结合北京首都机场快轨线中采用直线电机车辆的一段高架桥梁的实际现场试验数据进行了对比分析。研究结果表明,利用这种方法得到的声音压力分布与实际测量的数据在频谱特征和变化趋势上具有较好的一致性,这证明了该方法适用于城市轨道交通高架结构辐射噪声的预测工作。
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    《有限元与边界元方法》是一本详细介绍工程分析中两种重要数值计算技术的书籍。书中深入阐述了有限元法和边界元法的基本原理、应用范围及其相互比较,为读者提供了全面理解及运用这些方法的知识体系。 本书深入浅出地介绍了有限单元法(Finite Element Method, FEM)与边界元法(Boundary Element Method, BEM),这两种在工程力学问题求解中广泛应用的数值计算方法,特别是在结构分析、流体力学及热传导等领域。 1. 有限单元法(FEM) - 绪论部分介绍了该方法的基本思想和操作流程,并通过实例展示了如何将连续体离散化成简单元素进行分析。书中详细讲解了平面问题中的三角形应变单元,涵盖了结点位移、应力与应变之间的关系及形状函数和面积坐标的定义。 2. 边界元法(BEM) - 尽管本书未具体描述边界元法的细节,但根据书名可以推测书中将讨论如何利用边界条件来解决特定问题。边界元法则专注于问题的边界而非整个区域,在处理某些类型的问题时较有限单元法更为高效。 3. 应用领域 - 除了结构力学之外,这两种方法还被广泛应用于热传导、电磁场分析、声学及流体力学等多个方面。 4. 程序设计与实践应用 - 书中提供了平面问题的有限元和边界元法计算程序及其使用说明,以帮助读者将理论知识付诸实践。这些资源有助于加深对两种方法的理解,并指导如何进行实际数值计算。 《有限单元法和边界元法》是一本结合了基础理论与实用指南的教材,对于希望掌握这两种重要计算工具的学生及专业人士来说非常有价值。通过学习本书内容,读者能够具备解决复杂工程问题的能力并有效运用这些技术来分析物理现象。
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    xianputiqu.rar文件包含关于舰船噪声、辐射及辐射噪声的专业资料,适用于船舶声学与电磁环境研究领域。 该算法实现了对舰船辐射噪声的建模,并能够从中提取线谱。
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    本研究利用ANSYS软件对平面框架结构进行有限元分析,评估其在不同载荷条件下的应力与变形情况,为结构设计提供优化建议。 使用ANSYS进行结构有限元分析的示例及详细过程包括命令流内容,可供参考以进行分析与编程工作。
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    有限元分析研究是一门涉及工程与科学领域的计算方法,用于对复杂系统进行精确建模和应力、变形等力学性能分析。通过将结构离散化为小单元,该技术能够高效解决各种几何形状及材料属性的问题,广泛应用于航空航天、汽车制造等行业中以优化设计和提升安全性。 ### 有限元分析结合可靠度设计的技术方法 #### 引言 随着工程设计领域的不断发展,如何在确保结构安全的同时实现成本的有效控制成为了业界关注的重点。传统设计方法往往基于确定性的原则进行优化,即假定所有设计变量(如材料属性、载荷等)都是已知且恒定不变的值。然而,在实际应用中,这些变量往往会受到各种不确定因素的影响而产生变化,这种变化性在工程设计中被称为“变异性”。如果仅依赖于确定性的最坏情况假设进行设计,则可能导致设计过度保守,从而增加不必要的成本。因此,结合可靠度理论的有限元分析方法逐渐成为解决这一问题的有效途径。 #### 有限元分析简介 有限元分析(Finite Element Analysis, FEA)是一种用于模拟工程结构和产品的物理行为的数值技术。通过将复杂结构划分为多个简单的部分(即单元),FEA 能够对这些单元进行独立分析,并将结果综合起来预测整个结构的行为。这种方法特别适用于处理非线性问题、复杂的几何形状以及多种材料组成的结构。 #### 可靠度设计的基本概念 可靠度设计是指在设计过程中考虑不确定性因素的影响,以确保产品或结构能够在规定的使用条件下达到预期的功能性能。这种设计方法不仅关注结构的安全性,还考虑了成本效率和可靠性之间的平衡。可靠度设计通常包括以下几个步骤: 1. **定义设计目标**:明确设计需要满足的功能需求。 2. **建立模型**:利用有限元分析等工具构建结构的数学模型。 3. **评估不确定性**:识别并量化设计中的不确定性来源,包括材料特性、载荷条件等的变化范围。 4. **计算可靠度**:基于统计分布估计结构在各种可能条件下的表现。 5. **优化设计**:调整设计参数以提高可靠度同时降低成本。 #### 结合有限元分析与可靠度设计的方法 本研究中提出了一种结合有限元分析软件ABAQUS和Altair HyperStudy的可靠度设计方法。具体而言,该方法首先使用ABAQUS对设计进行有限元建模,并模拟其在不同载荷条件下的响应;然后通过HyperStudy执行可靠的评估与优化。 1. **ABAQUS 在可靠度设计中的应用**: - ABAQUS 是一款功能强大的有限元分析软件,在各种工程领域广泛应用。 - 本研究中,ABAQUS 被用来模拟设计对象在不同环境条件下的行为,为后续的可靠度分析提供必要的数据支持。 2. **Altair HyperStudy 在可靠度设计中的角色**: - Altair HyperStudy 是一款专用于多学科优化和设计实验的软件工具。 - 它可以自动执行多组计算案例,评估不同设计方案的性能,并最终帮助设计师找到最优解。 - 通过与ABAQUS集成,HyperStudy能够自动调用ABAQUS进行有限元分析并基于结果进行优化。 #### 结论 结合有限元分析和可靠度设计的技术方法为工程设计提供了新的思路。通过对设计过程中的不确定性因素量化管理,在确保结构安全性的同时实现成本的有效控制。未来随着相关技术和算法的发展,这种方法有望在更广泛的工程领域得到应用。
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    本资源为MATLAB程序代码包,专注于采用边界元方法解决弹性力学中的边界问题。通过此工具箱,用户能够便捷地求解复杂的二维或三维结构在不同工况下的应力、位移等响应,适用于科研与工程设计中对精确度要求较高的场合。 用于求解二维弹性问题的边界元法程序采用线性单元进行计算。
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    本文档由刘登峰撰写,专注于边界元方法的研究。文档详细探讨了该数值分析技术在解决各类工程与物理问题中的应用及其最新进展。 边界元方法刘登峰.docm 这篇文章主要介绍了关于边界元方法的相关内容和技术细节,由作者刘登峰撰写。文档深入探讨了该领域的理论基础、应用实例以及研究进展等方面的信息。