基于FEM与ESFEM耦合算法的弹性空腔声振特性优化设计  

作　　者：文润旭 袁丽芸[2] 潘鹤 王林波 韩小曼 

机构地区：[1]中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司产品设计所,贵州贵阳550002 [2]广西科技大学机械与汽车工程学院,广西柳州545006 [3]空军装备部成都局驻贵阳地区第二军事代表室,贵州贵阳550002

出　　处：《装备制造技术》2023年第5期35-38,57,共5页Equipment Manufacturing Technology

基　　金：国家自然科学基金青年基金(11502056);国家自然科学基金(51665006);广西科技大学研究生教育创新计划项目(GKYC202002)。

摘　　要：FEM/ESFEM(有限元与边光滑有限元)耦合方法具有良好的耦合性能和较高的计算精度。采用该方法建立了弹性腔的声-结构耦合模型。此后,为了改善弹性腔的声学和振动特性,在弹性腔基础之上敷设吸声材料。为进一步地探索吸声材料的可靠性,并减少吸声材料的使用量,利用搜索性精确的遗传算法,智能搜索吸声材料的布局,得到吸声材料的最优布局形式。通过数值算例验证了FEM/ESFEM的耦合方法建立了二维驾驶室空腔模型,FEM/ESFEM耦合方法和网格背景下的ANSYS所得固有频率结果与参考解都比较相近,固有频率误差值都小于3%,符合误差要求,基于同一种网格的三种计算结果相对于参考解而言,在1-14阶频率处精度不相上下,说明了本文使用的耦合算法具有正确性。本文方法误差值小于ANSYS和FEM值,进一步得出了ESFEM方法比传统有限元法精度高。对驾驶室顶盖吸声材料进行了优化布置,优化后的吸声材料敷设单位相比于吸声材料全敷设减少了9个敷设单位,相对于全敷设ASPL值,优化后的ASPL值降低了0.35 dB,达到了减振降噪的效果。中高频降噪更加突出,减少了吸声材料的使用,降低了制造成本。

关 键 词：遗传算法 FEM/ESFEM耦合 弹性空腔 声固耦合 优化分析 

分 类 号：O327[理学—一般力学与力学基础]