第38卷第4期 2016年4月
舰船科学技术
SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
瞬态统计能量分析法中动态响应误差分析
宋海洋，于开平，李向阳，韩敬永
(哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001)
Vol. 38, No. 4 Apr.,2016
摘要：统计能量分析方法能够有效预示舰船和车辆等结构的高频振动及噪声。本文通过建立两子结构耦合
模型，利用差分法研究了瞬态统计能量分析中参数误差对子结构响应能量的影响，同时给出了参数误差与所导致能量误差的关系函数。结果表明：对于外载荷直接激励的子结构，内损耗因子和耦合损耗因子的误差都会导致被预示总能量的减小。对于外载荷间接激励的子结构，内损耗因子的误差会导致峰值能量的减小，而耦合损耗因子的误差会导致峰值能量的增加。本文内容对改进动力学系统数值模型以及提高结构振动和噪声预示精度有一定的帮助。
关键词：瞬态统计能量分析；参数误差；能量误差中图分类号：V415.4文献标识码：A
文章编号：1672-7619(2016)04003804
doi: 10.3404/j.issn.1672 7619.2016.04.008
Analysis on dynamic response error in transient SONG Hai-yang, YU Kai-ping, LI Xiang-yang, HAN Jing-yong
(Department of Astronautical Science and Mechanics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)
Abstract: Statistical energy analysis (SEA) method has been recognized as a powerful tool in predicting the high-frequency sound and vibration of ship structures and vehicles. In the transient statistical energy analysis framework, this paper applies the difference method to investigate the effect of parameters error on structural total energy. Meanwhile, the function relation of parameters error and caused energy error is also provided. The following results can finally be shown. For the subsystem that is directly excited by an external load, the error of the damping loss factors and coupling loss factors will result in the decrease of structural total energy. For the subsystem that is indirectly excited, the error of damping loss factors can lead to the decreasing of structural peak energy, while the error of coupling loss factors will result in the increase of structural peak energy. The content of this paper can provide some help for improving the dynamics model and predicted accuracy of sound and vibration.
Key words: transient statistical energy analysis; parameter error; energy error
0引言
解决复杂结构振动和噪声问题的方法包括有限元法、边界元法、模态分析法、波动分析法、阻抗导纳功率流法、结构声强法和统计能量分析法，其中统计能量分析法是目前公认的解决复杂结构高频振动问题最有效的方法。经过几十年的研究和探索，统计能量分析方法不但在理论上有了创新和突破，而且已经成功地应用到了船舶[-3和车辆4等领域来解决复杂结构的振动和噪声问题。
采用瞬态统计能量分析法进行动力学系统环境预示需要确定结构2个基本参数：内损耗因子和耦合损
收稿日期：2015-07-02；修回日期：2015-09-20 基金项目：国家自然科学基金资助项目(11372084)
耗因子。这2个参数的准确估算对结构响应的预示和数值仿真结果的精度有重要的影响。其中内损耗因子是衡量系统阻尼特性、决定振动能量耗散的重要参数。耦合损耗因子是统计能量分析中表征耦合系统间能量交换的重要参数。目前除了一些简单结构的内损耗因子和耦合损耗因子可以从理论上推得，比较复杂的结构的内损耗因子和耦合损耗因子只能通过实验测量来得到[5-]。然而内损耗因子和耦合损耗因子在很多情况下是10-2~10-4数量级的小数，在实际工作中要对这些小数进行运算和测量很困难，故这些参数的测量结果经常存在不同程度的误差。
作者简介：末海洋(1986－)，男，博士，研究方向为高频振动和噪声环境的预示。