[發明專利]一種基于模態部分耦合假設的輻射聲功率的計算方法

在審

• 申請號: 201910202216.9
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN110162738A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 鄭旭;賈梓鑌;劉瑞駿;郝志勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F17/13
• 分類號: G06F17/13;G01H3/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種基于模態部分耦合假設的輻射聲功率的計算方法，其特征在于，其包括如下步驟：

步驟一、求解時域上的模態方程，過程如下：

構建響應分析的二階常微分方程組：

x＝Φq

其中，M、C、K分別為結構質量矩陣、阻尼矩陣與剛度矩陣，x＝[x₁ x₂ … x_n]^T為位移響應矩陣，F為強迫載荷矩陣，t為時間，Φ為振型矩陣，q＝[q₁ q₂ … q_n]^T為模態坐標矢量，n為截斷模態；

變形可得：

Φ^TMΦ＝diag[M₁ M₂ … M_n]

Φ^TCΦ＝diag[C₁ C₂ … C_n]

Φ^TKΦ＝diag[K₁ K₂ … K_n]

Φ^TF(t)＝diag[F₁ F₂ … F_n]

其中，定義分別為第r階模態質量、模態阻尼以及模態剛度；

解耦后，第r階模態(r＜n)對應時域上的模態方程為：

步驟二、求解步驟一模態方程的穩態響應(即q_r特解)

令廣義力F_r＝f_re^jωt，其中f_r是廣義力的幅值。

求解可得：

q_r＝Q_re^jωt

步驟三、模態非耦合和模態耦合假設下模態坐標矢量的確定

在模態非耦合假設下，第r階對應的模態坐標矢量為：

在模態耦合假設下，第r階對應的模態坐標矢量為：

步驟四、結構振動速度映射到聲學網格

對于非耦合假設，結構第r階模態引起的聲學網格振動速度為：

其中，第i個聲學網絡上的振動速度為：

對于耦合假設，結構第r階模態引起的聲學網格振動速度：

其中Ψ＝SΦ,S表示為結構網格到聲學網格的變換矩陣；

步驟四、根據步驟三的聲學網格振動速度，基于模態部分耦合假設進行輻射聲功率計算

理論聲學輻射聲功率計算：

R為聲學網格的互阻抗矩陣；

基于計算非耦合假設下的第i個聲學單元輻射聲功率：

基于計算耦合假設下第i個聲學單元的聲學輻射聲功率：

基于模態部分耦合假設下第i個聲學單元的聲學輻射聲功率：

2.根據權利要求1所述的基于模態部分耦合假設的輻射聲功率計算方法，其特征在于：步驟二所計算的穩態響應時，忽略金屬材料的阻尼比，即模態阻尼C_r為零。