基于SYSNOISE软件的薄板振动声辐射数值仿真研究

作者：刘先锋薛伟飞陈进

摘要：建立了薄板振动与声辐射的数学分析模型，利用SYSNOISE 计算出振动薄板的表面声压、场点声压和声辐射功率级。研究了不同约束和不同激励点位置对薄板声辐射的影响，比较了加筋板与光板的声辐射功率，得到了一些抑制薄板结构振动和声辐射的方法，从而为汽车设计及其减振降噪提供了可靠的措施。

关键词：声辐射、SYSNOISE、声功率

1. 引言

车身壁板结构厚度小、质量轻，特别容易产生振动并且辐射噪声，因此计算汽车车身薄板受到外部激励时的振动和声辐射特性是十分必要的，然而在大多数工程实际问题中，结构振动引起的声辐射常常是无法用解析解的形式予以解决，SYSNOISE是国际著名振动和声学测试分析软件公司LMS（Leuven Measurement System International）研发的大型声学计算分析软件[1-3]，能快速地进行声学计算分析。本文利用振动声学软件SYSNOISE，对不同约束和不同激励点位置条件下薄板声辐射进行研究，比较了加筋板与板的声辐射功率级，得到一些抑制薄板结构振动和声辐射的方法，从而为汽车车身设计及减振降噪提供了可靠的预报和措施。

2. 薄板结构振动和声辐射的理论

2.1 声辐射功率的计算

机械噪声大部分是由结构振动而辐射的，结构声辐射功率表示了声辐射系统向外辐射噪声的能力，它不仅与振动弹性物体固有的物理特性有关，还与激励力大小、频率以及辐射声环境有关[4]。根据空气介质的连续条件，认为邻近振动表面一层的振动速度就是振动表面的速度。振动表面任一点的振动速度为，如果振动表面为平面，设振动表面任意一点的振动声压为V (x,ω ) p( y,ω)，则由瑞利积分得

式中r 为表面上任意两点x 和y 之间的距离。于是可以得到振动表面声强为

由表面声强就可以得到结构辐射功率为

3. 仿真研究

以受垂向激励的矩形金属薄板振动声辐射为例进行仿真计算。板长2287mm，宽600mm，厚1.2mm，材料密度ρs = 7850 kg/m3 ，弹性模量E = 2.1×1011 N m2 ，泊松比μ = 0.3，空气密度ρ = 1.21kg/m3 ，空气中

声速c = 343m/s。加强筋与薄板材料相同。考虑到在实际工程中，薄板受到正弦激励是不常见的，因此选择随机激励，激励的方向垂直于薄板表面，激励带宽为50～1000Hz。将ANSYS 生成的薄板网格模型导入到SYSNOISE 软件中，在薄板激励位置加上随机激励，进行各种薄板表面声压和空间场点声辐射声压及其声辐射功率的计算。

3.1 不同边界约束条件对声辐射的影响

在同样的随机激励下，分别计算薄板在简支边界约束和固支边界约束条件下的声辐射情况。图1 分别为简支和固支状态下薄板在随机激励下的表面声压和空间平面场点的声压。图2 为不同边界约束条件下声辐射功率级的比较。

图 1 简支（左）和固支（右）状态下薄板在随机激励下的表面声压和空间平面场点的声压比较图

图 2 简支（左）和固支（右）状态下薄板声辐射功率级比较图

表 1 不同约束状态下光板声学计算

从表1 可以得出：与简支相比，固支约束薄板能降低薄板噪声辐射能力。

3.2 不同激励点位置对声辐射的影响

图3 为分别在薄板P1(0.16,0.56)、P2(0.16,0.1.12)、P3(0.28,0.56)和P4(0.28,1.12)四点

对薄板随机激励下的声辐射比较图。从图3 可知在不同位置同样的激励下，薄板表面声压最大值和空间平面场点的最大声压值是不同的，难以评价激励点位置对薄板声辐射能力的影响情况。但从图4 的薄板表面声功率的比较图上看，尽管激励点位置不同，但是对于同一薄板，其辐射的声功率几乎是不变的。也就是说，同一薄板其声辐射功率不受激励点位置改变而改变。这也就是后面对对加筋薄板进行声辐射能力评价时用声辐射功率为主、声压为辅进行评价的主要原因。

图 3 不同位置激励下薄板的表面声压和空间平面场点的声压比较图

图 4 不同位置激励下薄板声辐射功率级比较图

3.3 加筋对薄板声辐射的影响

给薄板布置加强筋后，同样在中心点P (0.28,1.12)进行随机激励，图5 为加筋薄板与光板表面声压和空间平面场点声压比较图。从图5 很容易看出：加筋后的薄板其表面声压最大值和空间平面场点的最大声压值都远远小于光板的声压。图6 是不同加筋薄板与光板表面辐射功率级的比较图，从图6 非常清楚地看到：加筋后的表面辐射声功率小于光板的，这主要是因为加筋后薄板刚度提高，抗振性增强，从而抑制了噪声辐射。通过这个仿真，得出加筋薄板辐射噪声能力比光板小，但是何种加筋方式能相对最有效地降低薄板噪声辐射，限于文章篇幅，这里就不展开讨论了。

图 5 不同加筋薄板表面声压和空间平面场点的声压比较图

图 6 加筋板与光板声辐射功率级比较图

4. 结论

本文利用声振软件SYSNOISE 对振动薄板进行了声辐射研究与分析，计算了在不同状态下薄板的表面声压、场点声压和声辐射功率。数值计算结果表明：边界约束对薄板的声辐射能力产生影响，固支约束比简支约束的声辐射功率小；对于光板，激励点位置对声压的影响比较大，对声辐射功率影响不大；加上加强筋的薄板其辐射噪声能力比光板辐射噪声的能力小得多。

参考文献

1) SYSNOISE5.5 user manual

2) 华宏星, 沈荣瀛. 国际著名振动与声软件系列介绍之一LMS 声学软件SYSNOISE. 噪声与振动控制.1999,1:44-46

3) 杨德庆, 郑靖明, 王德禹等. 基于SYSNOISE 软件的船舶振动声学数值计算. 中国造船. 2002,43(4):32-37

4) 伊岗, 陈花玲, 陈天宁. 薄板低频声辐射效率的研究. 西安交通大学学报.

1999,33(3):108-110

FPGA声源定位

基于FPGA的实时声源定位李俊杰，何友，宋杰时间:2009年08月05日字体:大中小关键词:FPGA声源定位时延估计摘要：提出了利用2个麦克风基于FPGA的声源定位的方法。具体通过基于相位变换改进的互相关方法成功在低信噪比(10dB)的噪声环境下完成声源定位。利用同样的算法和硬件结构，可以在1片FPGA芯片上实现5组并行的时域处理的系统，而且每个麦克风的功耗只有77mW～108mW。关键词：声源定位；时延估计；FPGA 实时声源定位在许多方面得到了应用，例如声音的识别和电话会议，可以利用阵列麦克风来实现对多个声源信号的获取和并行处理[1-3]。由于处理多路语音信号需要多个处理器，使得其实现费用昂贵，即便是使用DSP，系统也会带来很大的功耗，因而限制了其在许多实际中的应用。例如Brown大学发展的大规模麦克阵列系统利用多个DSP处理器和缓冲器来实现声源的定位，每个麦克的功耗达到了400mW。这大大超过了一些便携式设备(PDA 和手机)的功耗，因此最好的解决办法是设计专用芯片。本文将阐述声源定位系统在FPGA中的实现，为专用芯片提供一个可行性参考，具有很好的商业应用价值。以前采用DSP[4]或是DSP+FPGA[5]实现多路声源信号的定位，而本设计的整个定位系统除了前端的模拟部分外其余部分均在FPGA中实现。采取有效的算法后，整个硬件实现的功耗可以控制在77mW～108mW之间。 1声源定位的算法现有许多算法[1-4]实现声源定位，包括基于信号子空间的方法(例如MUSIC算法)和空间似然方法[2，4]等，最为常用的方法是估计信号的对应的麦克对到达延时(TDOA)[3]估计方法。该方法的每一组麦克对将声源定位在3维空间的一个双曲面上，这样通过多个麦克对确定的双曲面的交点能有效地实现声源的定位。TDOA估计方法已进行了很多研究[3，6]，最为普通的是广义互相关GCC(Generalized Cross Correlation)方法[6]。与其他的方法相比，基于GCC的方法计算量小、计算效率高。假设2个麦克各自接收的信号分别为m1(t)和m2(t)(包括噪声、回响和声音的延时信号)。常用的估计延时的方法是互相关方法：

声发射检测习题集(1)

声发射检测习题集声发射检测习题集第1章和第2章 1．什么是声发射材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式快速释放出应变能的现象。2．什么是声发射检测技术用仪器检测，分析声发射信号并利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射检测技术。3．金属材料中的声发射源有哪些金属塑性变形、断裂、相变、磁效应等。 4．声发射检测方法的特点（1）动态无损检测方法（2）几乎不受材料的限制（3）可以长期，连续监测（4）易受噪声干扰（5）对缺陷进行定性分析 5．为什么要用其它无损检测方法对声发射源进行评价？常用的无损检测方法有哪些？答：声发射技术只能定性评价活动性声源，不能判断缺陷的尺寸和类型（裂纹、未熔合、未焊透、夹渣）。因此，应采用其它无损检测方法对声发射源进行评价，常用的无损检测方法有射线、超声、磁粉、渗透、涡流等。 6．什么是弹性变形和塑性变形？材料或构件在外力作用下要改变原来的形状，当外力消除后能完全消失的变形叫做弹性变形，消失不了而残留下来的变形叫做残余变形或塑性变形。 7．凯塞效应，Kaiser effect 在固定的灵敏度下，材料或构件所加载荷低于先前所受应力水平之前不出现可探测的声发射的现象。 8．费利西蒂效应（Felicity effect）在固定的灵敏度下，材料或构件所加载荷低于先前所受应力水平的情况下，出现可探测到的声发射的现象。 9．费利西蒂比费利西蒂效应出现时的应力与先前所加最大应力之比。 10．突发型声发射定性描述分立声发射事件产生的分立的声发射信号。 11．连续型声发射定性描述快速声发射事件产生的持续的声发射信号。 12．试举出压力容器管道与构件的破裂模式延性破裂，脆性破裂、疲劳破裂、应力腐蚀破裂、压力冲击破裂、蠕变破裂等。 13．造成声波衰减的主要因素有哪些？扩散衰减散射衰减吸收衰减 14．声波在固体介质中的传播速度与哪些因素有关？钢中纵波、横波和表面波的波速有何近似关系？

基于MATLAB的声源定位系统

基于MATLAB的声源定位系统摘要确定一个声源在空间中的位置是一项有广阔应用前景的有趣研究，将来可以广泛的应用于社会生产、生活的各个方面。声源定位是通过测量物体发出的声音对物体定位，与使用声纳、雷达、无线通讯的定位方法不同，前者信源是普通的声音，是宽带信号，而后者信源是窄带信号。根据声音信号特点，人们提出了不同的声源定位算法，但由于信号质量、噪声和混响的存在，使得现有声源定位算法的定位精度较低。此外，已有的声源定位方法的运算量较大，难以实时处理。关键词：传声器阵列；声源定位；Matlab

目录第一章绪论 (1) 第二章声源定位系统的结构 (2) 第三章基于到达时间差的声源定位原理 (3) 第四章串口通信 (5) 第五章实验电路图设计 (8)

第六章总结 (16) 第七章参考文献 (17) 第一章绪论 1.1基于传声器阵列的定位方法简述在无噪声、无混响的情况下，距离声源很近的高性能、高方向性的单传声器可以获得高质量的声源信号。但是，这要求声源和传声器之间的位置相对固定，如果声源位置改变，就必须人为地移动传声器。若声源在传声器的选择方向之外，则会引入大量的噪声，导致拾取信号的质量下降。而且，当传声器距离声源很远，或者存在一定程度的混响及干扰的情况下，也会使拾取信号的质量严重下降。为了解决单传声器系统的这些局限性，人们提出了用传声器阵列进行声音处理的方法。

传声器阵列是指由一定的几何结构排列而成的若干个传声器组成的阵列。相对于单个传声器而言具有更多优势，它能以电子瞄准的方式从所需要的声源方向提供高质量的声音信号，同时抑制其他的声音和环境噪声，具有很强的空间选择性，无须移动传声器就可对声源信号自动监测、定位和跟踪，如果算法设计精简得当，则系统可实现高速的实时跟踪定位。传声器阵列的声音信号处理与传统的阵列信号处理主要有以下几种不同：（1）传统的阵列信号处理技术处理的信号一般为平稳或准平稳信号，相关函数可以通过时间相关来准确获得，而传声器阵列要处理的信号通常为短时平稳的声音信号，用时间平均来求得准确的相关函数比较困难。（2）传统的阵列信号处理一般采用远场模型，而传声器阵列信号处理要根据不同的情况选择远场模型还是使用近场模型。近场模型和远场模型最主要的区别在于是否考虑传声器阵列各阵元因接收信号幅度衰减的不同所带来的影响，对于远场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比非常小，可忽略不计，对于近场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比较大，必须考虑各阵元接收信号的幅度差。（3）在传统的阵列信号处理中，噪声一般为高斯噪声(包括白、色噪声)，与信源无关，在传声器阵列信号处理中噪声既有高斯噪声，也有非高斯噪声，这些噪声可能和信源无关，也可能相关。由于上述阵列信号处理间的区别，给传声器阵列信号处理带来了极大的挑战。声波在传播过程中要发生幅度衰减，其幅度衰减因子与传播距离成正比，信源到传声器阵列各阵元的距离是不同的，因此声波波前到达各阵元时，幅度也是不同的。另外，当声音信号在传播时，由于反射、衍射等原因，使到达传声器的声音信号的路径除了直达路径外还存在着多条其它路径，从而产生接收信号的幅度衰减、音质变差等不

桥梁结构声发射检测及监测方案

桥梁结构声发射检测及监控方案兰川，刘时风，董屹彪（北京声华兴业科技有限公司）摘要：声发射技术以其独有的技术特点，为桥梁定期检测及长期在线监控提供了一种新的方法。本文分析了混凝土桥，钢架桥，悬索桥及斜拉桥各自的材料及结构特点，提出了针对不同桥梁利用声发射技术进行定期检测及进行长期在线监控的方案。关键字：声发射，桥梁结构，检测方案，监控方案 0. 前言桥梁是用于跨越障碍物（如河流、海峡、山谷、道路等）而使道路保持连续的人工构造物，俗称道路咽喉。随着我国经济的快速发展，作为陆上交通运输的咽喉，桥梁的建设也进入了高速发展期。截止目前，我国大约有公路桥32万余座，铁路桥5万余座，如果再算上城市桥，管道桥及水利桥，我国现有桥梁数已超过40万座。我国已成为世界桥梁大国。桥梁往往是一个城市，一个国家的象征，她不仅承载着巨大的经济意义，更承载了巨大的政治意义及战略意义。其安全性不仅关乎经济发展，更关乎国家安全。然而与巨大的桥梁保有数量及在建数量形成鲜明对比的是，近年来我国桥梁事故的频发。据不完全统计2007年至2012年间，全国共有37座桥梁垮塌，致使182人丧生，177人受伤。如，2011年7月，北京怀柔区白河大桥被超载大货车压塌；2011年7月，福建武夷山公馆大桥北端发生垮塌事故，一辆旅游大巴车坠入桥下，造成1人死亡22人受伤；2010年1月，昆明新机场在建大桥发生坍塌致7人死亡、34人受伤；2007年8月，湖南凤凰县沱江大桥发生垮塌，事故造成64人死亡、22人受伤。就在2013年2月，河南省义昌大桥发生了因运输烟花爆竹车辆爆炸致13人死亡的重大垮塌事故。这些桥梁事故的原因是多种多样的，大多数报道将矛头指向了车辆超载、洪水暴雨、年久失修、日常管护不到位等方面，但是桥梁自身的质量缺陷却是不容忽视的内因。如何能够尽早的发现桥梁的安全隐患成为了保障桥梁安全运行的重要手段。 1. 声发射技术简介 1.1 声发射基本原理材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射（Acoustic Emission，简称AE），有时也称为应力波发射。裂纹在应力作用下扩展时，应力波由声发射源向四周扩散，并被安装于声发射源周围的传感器捕捉到。声发射系统根据应力波到达各个传感器的时间差，对声发射源进行定位，并能够根据接收到信号的强弱对缺陷的严重程度进行评价。 1.2 声发射技术的优势声发射检测方法在许多方面不同于其它常规无损检测方法，其优点主要表现为[1]： 1)声发射是一种动态检验方法，声发射探测到的能量来自被测试物体本身，而不是像超声或射线探伤方法一样由无损检测仪器提供； 2)声发射检测方法对线性缺陷较为敏感，它能探测到在外加结构应力下这些缺陷的活动情况，稳定的缺陷不产生声发射信号；

基于Matlab-Simulink的机械振动仿真研究

目录 1引言——机械振动的仿真原理 (1) 1.1 Matlab Simulink 功能简述 (1) 1.2机械振动的物理模型 (1) 1.2.1简谐振动的物理模型 (1) 1.2.2阻尼振动的物理模型 (2) 1.2.3受迫振动的物理模型 (2) 1.3 Matlab Simulink 仿真原理简述 (4) 2简谐振动方程的解及其模拟仿真 (5) 2.1简谐振动方程的求解 (5) 2.2简谐振动模型的仿真研究 (5) 2.2.1基本模型的建立 (5) 2.2.2 速度、加速度的监测 (7) 2.2.3 动能、势能、机械能监测 (8) 2.3简谐振动的图像分析 (9) 3阻尼振动方程的求解和仿真模拟 (11) 3.1弹簧振子做阻尼振动方程的求解 (11) 3.2弹簧振子做阻尼振动的模拟仿真研究 (11) 3.3阻尼振动的图像分析 (14) 4受迫振动的方程的求解和仿真模拟 (16) 4.1弹簧振子做受迫振动方程的求解 (16) 4.2弹簧振子做受迫振动的仿真模拟研究 (17) 4.2.1策动力频率0ωω<时弹簧振子的受迫振动仿真模拟 (17) 4.2.2策动力频率0ωω>时弹簧振子受迫振动的仿真模拟 (20) 4.2.3策动力频率0ωω=时弹簧振子的仿真模拟 (22) 4.3受迫振动的图像分析 (23) 5几点补充说明与仿真模拟中问题分析 (25) 5.1物理振动模型建立的补充说明 (25)

5.2方程求解中的补充说明 (25) 5.3仿真模拟中的问题分析 (25) 6结语 (27) 参考文献 (28) 附录 (29) 致 (30)

摘要机械振动主要有简谐振动，阻尼振动，受迫振动三种。对三种振动建立模型，列出振动方程，再对三种振动给定初始条件，就可以利用Matlab Simulink功能对三种振动进行仿真模拟，得出振动的位移，速度，加速度，动能，势能，机械能随时间的变化关系图像。另外，我们对振动方程求解，得出振子位移关于时间的函数，再分别对其求一阶、二阶导数，就可以得出速度、加速度函数，再经过简单运算就可以得到动能、势能、机械能函数。我们再通过分析函数来分析其图像，再对比仿真模拟出的图像，就可以确定我们的仿真研究方法的可信度。关键词：简谐振动；阻尼振动；受迫振动；共振

声振动压电振子的有限元仿真分析

TrekStor 声振动压电振子的有限元仿真分析压电式骨传导耳机的发声部件是压电振子，所以压电振子的性能决定了骨传导耳机的发声特性，本章将对压电振子的特性进行分析。研究已经表明，压电振子的发声响度随着压电振子振幅的增大而增大，所以从理论上讲应该尽量增大压电振子的振动位移。此外，压电振子有共振频率点，当驱动信号的频率正好处于这些频率附近时，会引起共振，振子的振幅会显著增大。由于声音在低频的再现不够充分，所以要尽量降低压电振子的谐振频率，使低频处的振动加强。压电振子的仿真建模有限元法是根据能量的极值原理和分割近似原理来求解数学、物理、力学以及工程问题的一种十分有效的数值计算方法。有限元把具有无限个自由度的连续体，理想化为只有有限自由度的单元集合体，只要确定了单元的力学特性，就可以按结构分析的方法求解，使分析过程大为简化，配以计算机工具可以解决很多解析法无法解决的复杂工程问题。作为声发生元件的压电振子具有双向机一电藕合特性，然而从机一电藕合的角度对其进行的理论分析还很有限。由于藕合效应的影响，大多数工作还只是在特殊情况下进行，而对于一般情况，很难得到显式解，于是工作转向有限元分析。ANSYS能很好地解决压电振子的自由度藕合问题及压电藕合问题，本章将利用有限元分析软件ANSYS，针对矩形悬臂支撑、矩形两端固定支撑、圆形周边固定支撑、圆形中间固定支撑和圆形简支支撑情况下的压电振子进行静力学和模态分析，从而更好地了解支撑方式对压电振子的振动情况和工作性能的影响，并为圆形结构和矩形结构压电式骨传导助听装置压电振子的支撑方式提供制作依据。由于作为声发生元件的压电振子在力学变形与电学效应方面具有显著的机一电藕合特性，因此压电陶瓷的藕合问题是属于不同物理场的藕合问题。而ANSYS单元库中的SOL工DS单元可用于磁、热、电、压电和结构场之间的三维藕合分析。SOLIDS单元具有八个结点，每个结点有六个自由度。当应用于压电分析时，SOLIDS具有大变形能力，此时其温度和磁场自由度不作计算。所以选择实体单元SOLIDS对压电陶瓷进行网格划分，选择SOLID45对铜基板进行网格划分。压电振子的建模参数如下: (1)压电陶瓷参数:密度为7 . S x 103kg/m3、介电常数矩阵(}x 10-9F/m)、压电常数

轮胎路面噪声及其测量

收稿日期!"###$#%$#"&修订日期!"###$#’$#"作者简介!俞悟周()*+"$,- 女-博士-讲师.文章编号!)###$%/%#("###,#"$*#$#0 轮胎1路面噪声及其测量俞悟周-毛东兴-王佐民 (同济大学声学研究所-上海"###*", 摘要!轮胎1路面噪声是道路交通噪声的重要噪声源-其产生的机理相当复杂-影响的因素也很多.本文介绍了产生轮胎1 路面噪声的主要机理及影响因素-同时介绍了目前轮胎1路面噪声几种主要的测量方法-及各自的特点.关键词!轮胎1路面噪声&声学测量中图分类号!230%%4 "文献标识码!5 678918:;<=:7>9;=<7?>@9;>A 89@9=? B C DE $F G H E -I5J K H L M $N O L M -D5P Q R E H $S O L (T L U V O V E V W H X 5Y H E U V O Y U -2H L M Z O C L O [W \U O V ]-^G _L M G _O "###*"-‘G O L _ ,a b >?8;c ?!Q W L W \_V O H LS W Y G _L O U S H X V O \W 1\H _dL H O U W -e G O Y GO U H L WH X V G WS H U V O S f H \V _L V Y H L V \O g E V H \H X V \_X X O Y L H O U W -O U [W \]Y H S f h W N i 2G W \W W N O U V h H V U H X X _Y V H \U O L X h E W L Y O L MV O \W 1\H _dL H O U W i T LV G O U f _f W \-S _O LU H E \Y W U _L d _X X W Y V O L MX _Y V H \U H X V O \W 1\H _dL H O U W _\W f \W U W L V W d i IW _L e G O h W -V G W _E V G H \_h U HW N f h _O L U V G W S _O LS W _U E \W S W L V S W V G H d U H X V O \W 1\H _dL H O U W i 5d [_L V _M W U _L dd O U _d [_L V _M W U H X V G W S W V G H d U _\W Y H S f _\W d i j 9kl :8<>!V O \W 1\H _dL H O U W &_Y H E U V O Y _h S W _U E \W S W L V )引言许多民意调查表明-城市中的道路交通噪声是困扰人们生活的主要环境污染源之一-在各种交通噪声中-汽车噪声问题最为显著.轮胎1 路面噪声是汽车噪声的三大噪声源之一-尤其是对中速行驶的轿车(/0m S 1G $)##m S 1G ,-轮胎1路面噪声的贡献最大.随着各国环境保护立法机构对车辆辐射噪声的规定日趋严格-轮胎1路面噪声的降低在近"#年里越来越受到汽车制造商及轮胎生产厂家的重视-投入大量人力物力-采用了各种先进的测试手段进行探索研究-如激光n 多普勒振动测量仪及多种相关分析等-以寻求降低轮胎噪声的途径. 尽管有一些文献报道利用各种模型和计算方法进行轮胎1路面噪声的预测-但由于其机理的复杂性-目前还难以对轮胎1路面噪声进行准确的定量估计-实测是研究轮胎噪声特性的重要手段. "轮胎1 路面噪声的形成机理o i p 产生机理一般认为-轮胎1路面噪声的产生主要有以下几个途径! (),轮胎振动当运动的轮胎与路面接触时-一方面外胎结构的不均匀性及路面的粗糙性引起轮胎振动&另一方面-轮胎和路面的接触区产生切向力-部分切向力导致轮胎在路面上的滑移. 引起轮胎外胎形变的摩擦粘滞力以及外胎的滑移导致轮胎表面的振动-从而产生可听声. 轮胎振动主要包括外胎面和轮胎侧壁的振动-这两部分区域振动的幅度q 频率及产生原因并不一样-由此辐射的噪声也不同.图) (_,为某轮胎在"##m r _的轮胎气压下的振动实验结果s )t - 激振源位于外胎中心.在0##u F $v ##u F 频率范围内-轮胎侧壁的振动比外胎面稍强-而在v ##u F 以上的频率范围内-外胎面的振动远强于侧壁的振动.而且在 n #*n )*卷"期("###,

声发射.

声发射声发射声发射的英文全称：Acoustic Emission 声发射的英文简称：AE 什么是声发射？声发射就是材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象，有时也称为应力波发射。材料在应力作用下的变形与裂纹扩展，是结构失效的重要机制。这种直接与变形和断裂机制有关的源，被称为声发射源。近年来，流体泄漏、摩擦、撞击、燃烧等与变形和断裂机制无直接关系的另一类弹性波源，被称为其它或二次声发射源。声发射是一种常见的物理现象，各种材料声发射信号的频率范围很宽，从几Hz 的次声频、20 Hz～20K Hz的声频到数MHz的超声频；声发射信号幅度的变化范围也很大，从10m的微观位错运动到1m量级的地震波。如果声发射释放的应变能足够大，就可产生人耳听得见的声音。大多数材料变形和断裂时有声发射发生，但许多材料的声发射信号强度很弱，人耳不能直接听见，需要藉助灵敏的声发射的来源及发展声发射和微震动都是自然界中随时发生的自然现象，尽管无法考证人们何时首次听到声发射，但逐如折断树技、岩石破碎和折断骨头等的断裂过程无疑是人们最早听到的声发射信号。可以十分肯定地推断“锡呜”是人们首次观察到的金属中的声发射现象，因为纯锡在塑性形变期间现代的声发射技术的开始以Kaiser五十年代初在德国所作的研究工作为标志。他观察到铜、锌、铝、铅、锡、黄铜、铸铁和钢等金属和合金在形变过程中都有声发射现象。他最有意义的发现是材料形变声发射的不可逆效应即：“材料被重新加载期间，在应力值达到上次加载最大应力之前不产生声发射信号”。现在人们称材料的这种不可逆现象为“Kaiser效应”。Kaiser同时提出了连续型和突发型声发射信号的概念。二十世纪五十年代末，美国人Schofield和Tatro经大量研究发现金属塑性形变的声发射主要由大量位错的运动所引起[5], 而且还得到一个重要的结论, 即声发射主要是体积效应而不是表面效应。Tatro进行了导致声发射现象的物理机制方面的研究工作, 首次提出声发射可以作为研究工程材料行为疑难问题的工具, 并预言声发射在无损检测方面具有独特的潜在优势。

振动分析仪作业指导书

AWA6256B型环境振动分析仪作业指导书一、操作规程 1.开/关机 1.1将LR6（AA）电池装入电池仓，或接入5V外部电源，按下仪器的红色“开机/复位”键后放开，大约1s后LCD显示屏上显示“环境振动分析”并自检。按“△”、“▽”键可以改变LCD显示器的对比度（共30级）；按“确定”键，进入主菜单，如果用户5秒以上不按任何键，则自动进入主菜单。主菜单共有三个子菜单，它们分别是①振动测量：并行（同时）测量2种频率计权和1种平直频率响应、4种时间计权的振级或加速度级，统计振动等。②数据管理：查看仪器内已经保存的测量结果。③参数设置：设定测点名、测量时间等参数。 1.2显示屏右上角“”图标后的数字表示还可以保存数据组数。 1.3按“←”、“→”键可以移动光标，按下“确定”键5秒以上不按任何键进入子菜单。 1.4开机后，任何时刻按下“开机/复位”键，仪器马上中断一切操作和测量，执行上述开机/复位操作。 1.5仪器使用完毕，按下“关机”键可将电源关闭，仪器内部的日历时钟子内部后备电池的支持下继续走动，当后备电池充满电时可

供仪器内部的日历时钟继续走动3个月以上。测量结果保存在FLASH 中，没有外部电源的情况下，数据也不会丢失。 2参数设置，在开始测量前，应首先进行参数设置。参数设置菜单，在主菜单，将光标移动到“参数设置”上，按下“确定”键，依次设定“测点名”、“测定名选择”、“启动前提示用户先设定参数”、“统计用频率计权”、“传感器灵敏度”、“积分测量时间”、“时钟”等参数。 3振动测量 3.1用延伸电缆连接加速度传感器和仪器，将传感器稳定地放置于测点处，传感器上的箭头方向与测量的主轴方向一致。按“开机/复位”键开机，进入“参数设置”子菜单，检查电源电压、测点名、统计用频率计权、传感器灵敏度、积分测量时间、时钟等是否正确，确认后退出“参数设置”子菜单，进入“振动测量”子菜单，选择量程、工作方式，按下“启动”键，仪器开始积分测量和统计分析。 3.2当需要暂停测量时，按一下“启动/暂停”键，仪器暂停测量，再按一下“启动/暂停”键仪器继续测量。 3.3当测量中需要保存测量数据时，先将光标移到屏幕右下角“贮存”项，再按下“确定”键，仪器暂停测量并保存当前测量数据，待存完数据后，按“启动”键继续测量。 3.4当需要人为结束测量并保存测量结果时，先按一下“启动/暂停”键暂停测量，再按下“删除”键，仪器清除当前测量数据并结束测量。

基于STM32的声源定位装置

目录 1 前言 (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 方案比较 (3) 2.1.1 声源信号产生方案 (3) 2.1.2 声源的选择 (3) 2.1.3 坐标解算方案 (4) 2.2 方案选择 (4) 3 单元模块设计 (6) 3.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (6) 3.1.1 555构成的多谐振荡器电路 (6) 3.1.2 电源电路设计 (7) 3.1.3 自动增益控制电路设计 (7) 3.1.4 有源二低通滤波电路 (8) 3.1.5 有源二阶高通滤波电路 (9) 3.1.6 STM32F103最小系统电路 (10) 3.1.7 液晶显示电路 (11) 3.1.8 电平转换电路 (12) 3.2 电路参数的计算及元器件的选择 (13) 3.2.1 电源电路参数的计算 (13) 3.2.2 555定时器外围元件参数的计算 (14) 3.2.3 音源坐标位置的计算 (15) 3.2.3 元器件的选择 (17) 3.3特殊器件的介绍 (19) 3.3.1 STM32F103单片机介绍 (19) 3.3.2 ILI9320液晶简介 (21) 3.3.3 VCA810简介 (24) 4软件设计 (26) 4.1软件设计开发环境介绍 (26) 4.1.1编程软件开发环境介绍 (26) 4.1.2绘图软件开发环境介绍 (27) 4.2软件设计流程图 (28) 4.2.1主程序流程图 (28) 4.2.1液晶初始化流程图 (29)

4.2.2 ADC初始化流程图 (30) 5系统调试 (32) 6系统功能、指标参数 (33) 6.1系统实现的功能 (33) 6.2系统指标参数测试 (33) 6.2.1带通滤波器的频率响应 (33) 6.2.2 555定时器构成的多谐振荡器测试 (35) 6.2.3 STM32 ADC电压采集测试 (35) 6.2.4 VCA810电路测试 (36) 6.3系统功能及指标参数分析 (38) 7结论 (39) 8总结与体会 (40) 9 谢辞 (42) 10参考文献 (43) 附录 (44) 附录一：部分原理图 (44) 附录二：部分PCB图 (45) 附录三：核心代码 (46) 附录四：实物图 (51) 附录五：外文资料翻译 (52)

基于ls-dyna的振动旋耕三维数值模拟

万方数据

第２期张宪，等：基于ｌｓ—ｄｙｎａ的振动旋耕ｉ维数值模拟?１４７? 节２所述，由三轴仪测量所得。刀具及土壤的材料参数及仿真如表１所示。图３某时刻刀具切削土壤仿真图表ｌ数值模拟环境条件参数参数名称数值土壤密度／（ｇ?ｃｍ。）２．３５土壤容蓖／（ｇ?ｃｍ一３）１．５７土壤孔隙度／（％）３３．．２含水率／（％）１１．７２内摩擦角／（。）２３．６黏聚力／ｋＰａ９．５抗剪强度／ｋＰａ３５弹性模量／ＭＰａ８５．７泊松比Ｏ．３８剪切模域／ＭＰａ３１．０５机组前进速度／（ｍ?ｓ“）０．２５刀具网转速度／（ｒ?ｍｉｎ。１）２．６７—３．３３刀具Ｉ廿１转半径／ｍｍ１９０刀具厚度／ｍｍ６耕宽／ｍｍ“ 耕作深度／ｍ１５０刀具密度／（ｇ?ｃｍ。３）７．８３刀具泊松比／盯０．３５刀具弹性模量／ＧＰａ２１０计算时间／ｓ８００４．２振动切削及数值模拟实验低频振动切削频率一般采用２Ｈｚ～１５０Ｈｚ∽］，而振动切削土壤振幅～般多为０．８ｍｍ一１５ｍｍ。此振幅在实际切削时较易实现，耕作后土壤结构良好。振动波形多采用正弦波，亦有少量研究采用三角波和矩形波。为避免振动引起刀具共振，故先采用ＡＮＳＹＳ对刀具进行模态分析，得到其１～１５阶的固有频率范围为“２Ｈｚ～９００Ｈｚ。为了减少工作量且更好的筛选到最适合的振型，本研究先在较大范围内做了一次三因素正交试验，旨在找出适合旋耕切削的范围，正交分析结果为正弦波在频率为８Ｈｚ一２０Ｈｚ，振幅在６ｍｍ～１２ｍｍ时，振动减阻效果较为明显，而矩形波及三角波减阻效果一般，且脉冲波的产生需较大功率¨ｍ¨］。振幅为８ｍｍ时，３种波形的扭矩如图４所示。综合考虑，在此本研究选用正弦波型。针对４．１节所述的切削土壤及旋耕刀，本研究采用正交试验法对振动频率、振幅进行仿真方案的设计，该方案含有两因子，如果仅仅将变化范围的两端点取为每个因子的水平，就不能很好地反映变化范围中间部分的影响，为此设计一个两因子正交试验：其因子与水平为：Ａ．振动频率（Ｈｚ）Ａｌ＝８Ａ２＝１０Ａ３＝１２也＝１６Ａｓ＝１８Ａ６＝２０图４振幅８ｍｍ下各波形扭矩图根据两因素多水平正交试验，按照每个试验号的水平进行振动旋耕切削土壤的仿真试验，并与无振动（第１３组）切削时比较。最后提取得到旋耕切削土壤的前进阻力（Ｆ，），纵向力（Ｆ，）及扭矩等数据。由于切削具有周期性，在此提取第二把刀齿数据。数据结果如表２所示。表２振动方案及实验结果盟竺：垒里￡￡！盟￡二！翌互［型：坚ｌｌｌ０．３７７Ｏ．６４５８．９８２３ｌ０．３７ｌ０．６２６８．８４３５ｌ０．３５４０．６０４８．５４４２２０．３９０Ｏ．５９８８．７５５４２Ｏ．３８１０．５７１８．３０６６２Ｏ．３９ｌＯ．５５９８．３２７ｌ３Ｏ．４８ｌＯ．５５２８．４３８３３Ｏ．３９８Ｏ．５２１７．９０９５３Ｏ．３９４Ｏ．５“７．８２１０２４０．４１４０．４８７７．６３１ｌ４４０．４０５０．４７３７．４２１２６４Ｏ．４００Ｏ．４８０７．４９１≥Ｑ：ｉ箜Ｑ：Ｚ２１１Ｑ：丝将求得各种数据与其他学者在同类小型旋耕机切削实验测得数据相对比。丁为民教授采用反转旋耕在耕深１５５ｍｍ时，测得其力矩为１４Ｎ?ｍ一３５Ｎ?ｍ之间，与本研究中仿真数据相仿，故仿真数据可信。４．３振幅及频率对旋耕扭矩的影响从图５以及表２中可以定性的得出如下结论：振动旋耕切削可以明显减小旋耕机牵引阻力与扭矩；振幅大小对耕作所需的平均扭矩影响很大；在同样的频率下，振动幅值越大，旋耕所需扭矩越小。当然振幅越大所需激振功耗越大，而且振幅过大对机具的操控及寿命产生极大影响。而随着振动频率的增加，旋耕所（下转第１５２页）万方数据

第4章-多自由度系统振动分析的数值计算方法(25页)

第4章多自由度系统振动分析的数值计算方法用振型叠加法确定多自由度系统的振动响应时，必须先求得系统的固有频率和主振型。当振动系统的自由度数较大时，这种由代数方程求解系统固有特性的计算工作量很大，必须利用计算机来完成。在工程中，经常采用一些简单的近似方法计算系统的固有频率及主振型，或将自由度数较大的复杂结构振动问题简化为较少阶数的振动问题求解，以得到实际振动问题的近似分析结果。本章将介绍工程上常用的几种近似解法，适当地选用、掌握这类实用方法，无论对设计研究或一般工程应用都将是十分有益的。 §4.1 瑞利能量法瑞利（Rayleigh ）能量法又称瑞利法，是估算多自由系统振动基频的一种近似方法。该方法的特点是：①需要假定一个比较合理的主振型；②基频的估算结果总是大于实际值。由于要假设主振型，因此，该方法的精度取决于所假设振型的精度。 §4.1.1 第一瑞利商设一个n 自由度振动系统，其质量矩阵为[]M 、刚度矩阵为[]K 。多自由度系统的动能和势能一般表达式为 {}[]{}{}[]{}/2/2T T T x M x U x K x ?=??=??&& (4.1.1)

当系统作某一阶主振动时，设其解为 {}{}(){}{}()sin cos x A t x A t ωαωωα=+???=+??& (4.1.2) 将上式代入式（4.1.1），则系统在作主振动时其动能最大值max T 和势能最大值max U 分别为 {}[]{}{}[]{}2max max /2/2T T T A M A U A K A ω?=??=?? (4.1.3) 根据机械能守恒定律，max max T U =，即可求得 {}[]{}{}[]{}()2I T T A K A R A A M A ω== (4.1.4) 其中，()I R A 称为第一瑞利商。当假设的位移幅值列向量{}A 取为系统的各阶主振型 {}i A 时，第一瑞利商就给出各阶固有频率i ω的平方值，即 {}[]{}{}[]{}2(1,2,,)T i i i T i i A K A i n A M A ω==L (4.1.5) 在应用上式时，我们并不知道系统的各阶主振型{}i A ，只能以假设的振型{}A 代入式（4.1.4），从而求出的相应固有频率i ω的估计值。从理论上讲，可用式（4.1.4）近似求解各阶固有频率，但由于对系统的高阶主振型很难作出合理的假设，所以，该式一般只用来估算系统的基频1ω。 §4.1.2 第二瑞利商瑞利能量法也可以应用于由柔度矩阵Δ[]δ建立的位移运动方程。这时自由振动方程 {}[][]{}x M x δ=-&& (4.1.6) 代入式（4.1.1），注意到[]δ、[]M M 是对称矩阵，以及[][][]K I δ=，则系统的势能为

振动分析中常用的计算公式

振动台在使用中经常运用的公式 1、求推力（F ）的公式 F=（m 0+m 1+m 2+ ……）A …………………………公式（1）式中：F —推力（激振力）（N ） m 0—振动台运动部分有效质量（kg ） m 1—辅助台面质量（kg ） m 2—试件（包括夹具、安装螺钉）质量（kg ） A — 试验加速度（m/s 2 ） 2、加速度（A ）、速度（V ）、位移（D ）三个振动参数的互换运算公式 2.1 A=ωv ……………………………………………………公式（2）式中：A —试验加速度（m/s 2） V —试验速度（m/s ） ω=2πf （角速度）其中f 为试验频率（Hz ） 2.2 V=ωD ×10-3 ………………………………………………公式（3）式中：V 和ω与“2.1”中同义 D —位移（mm 0-p ）单峰值 2.3 A=ω2D ×10-3 ………………………………………………公式（4）式中：A 、D 和ω与“2.1”，“2.2”中同义公式（4）亦可简化为： A= D f ?250 2 式中：A 和D 与“2.3”中同义，但A 的单位为g 1g=9.8m/s 2 所以： A ≈ D f ?25 2 ,这时A 的单位为m/s 2 定振级扫频试验平滑交越点频率的计算公式 3.1 加速度与速度平滑交越点频率的计算公式 f A-V = V A 28.6 ………………………………………公式（5）式中：f A-V —加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（A 和V 与前面同义）。

3.2 速度与位移平滑交越点频率的计算公式 D V f D V 28.610 3 ?= - …………………………………公式（6）式中：D V f -—加速度与速度平滑交越点频率（Hz ）（V 和D 与前面同义）。 3.3 加速度与位移平滑交越点频率的计算公式 f A-D = D A ??2 3 )2(10 π ……………………………………公式（7）式中：f A-D — 加速度与位移平滑交越点频率（Hz ），（A 和D 与前面同义）。根据“3.3”，公式（7）亦可简化为： f A-D ≈5× D A A 的单位是m/s 2 4、扫描时间和扫描速率的计算公式 4.1 线性扫描比较简单： S 1= 1 1 V f f H - ……………………………………公式（8）式中： S1—扫描时间（s 或min ） f H -f L —扫描宽带，其中f H 为上限频率，f L 为下限频率（Hz ） V 1—扫描速率（Hz/min 或Hz/s ） 4.2 对数扫频： 4.2.1 倍频程的计算公式 n= 2 Lg f f Lg L H ……………………………………公式（9）式中：n —倍频程（oct ） f H —上限频率（Hz ） f L —下限频率（Hz ） 4.2.2 扫描速率计算公式 R=T Lg f f Lg L H 2 / ……………………………公式（10）式中：R —扫描速率（oct/min 或）

机器人的声源定位——基于NAO机器人

Abstract One of the main purposes of having a humanoid robot is to have it interact with people. This is undoubtedly a tough task that implies a fair amount of features. Being able to understand what is being said and to answer accordingly is certainly critical but in many situations, these tasks will require that the robot is first in the appropriate position to make the most out of its sensors and to let the considered person know that the robot is actually listening/talking to him by orienting the head in the relevant direction. The “Sound Localization” feature addresses this issue by identifying the direction of any “loud enough” sound heard by NAO.Related work Sound source localization has long been investigated and a large number of approaches have been proposed. These methods are based on the same basic principles but perform differently and require varying CPU loads. To produce robust and useful outputs while meeting the CPU and memory requirements of our robot, the NAO’s sound source localization feature is based on an approach known as “Time Difference of Arrival”. Principles The sound wave emitted by a source close to NAO is received at slightly different times on each of its four microphones. For example, if someone talks to the robot on his left side, the corresponding signal will first hit the left microphones, few milli-seconds later the front and the rear ones and finally the signal will be sensed on the right microphone (FIGURE 1). These differences, known as ITD standing for “interaural time differences”, can then be mathematically related to the current location of the emitting source. By solving this equation every time a noise is heard the robot is eventually able to retrieve the direction of the emitting source (azimutal and elevation angles) from ITDs measured on the 4 microphones. FIGURE 1Schematic view of the dependency between the position of the sound source (a human in this example) and the different distances that the sound wave need to travel to reach the four NAO’s micro-phones. These different distances induce times differences of arrival that are measured and used to compute the current position of the source. KEY FEATURE SOUND SOURCE LOCALIZATION

机械振动简谐振动仿真

1引言——机械振动的仿真原理 1.1 Matlab Simulink功能简述 Simulink是基于Matlab的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能用数学来描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通信系统、船舶及汽车等，其中包括了连续、离散，条件执行，事件驱动，单速率、多速率和混杂系统等。Simulink提供了利用鼠标拖放的方法来建立系统框图模型的图形界面，而且还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合，利用Simulink几乎可以做到不书写一行代码即完成整个动态系统的建模工作。除此之外，Simulink还支持Stateflow，用来仿真事件驱动过程。 Simulink是从底层开发的一个完整的仿真环境和图形界面，是模块化了的编程工具，它把Matlab的许多功能都设计成一个个直观的功能模块，把需要的功能模块用连线连起来就可以实现需要的仿真功能了。也可以根据自己的需要设计自己的功能模块，Simulink功能强大，界面友好，是一种很不错的仿真工具[1]。 1.2机械振动的物理模型物理学中的机械振动主要分为简谐振动、阻尼振动、受迫振动三种。下面我们根据这三种类型的振动建立物理模型来分别研究。 1.2.1简谐振动的物理模型