统计能量分析子系统的划分
统计能量分析(SEA)
算例 （AutoSEA）
响应（结构）
响应（声学）
谢谢
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统计能量分析的含义
分析的含义是一些SEA参数（模态密度， 内损耗因子和耦合损耗因子等）都是所研 究的子系统的几何，材料和介质特性的函 数，这是必须通过分析研究才能搞清楚。
统计能量分析的适用范围
适用于解决高频区内的复杂系统动力学问题 由于给出的是时间和频域的平均量，所以不能 预示子系统的某个局部位置的精确响应，当能 较精确的从统计意义上预示整个子系统的响应 级 基本关系方程都是在一些假设限制条件下建立 的，并且在数学上也不是很严密。
统计能量分析的含义
能量的含义是使用子系统的动力学能量 （动能、势能、电磁能、热能等）来描述 系统的状态，利用能量变量就可使用简单 的功率流平衡方程来描述耦合子系统间的 相互作用，使用能量变量就可以统一处理 结构、声场、电磁场、热力学等子系统间 的相互作用了。根据能量预示的结果，可 再将其换算成所需的各种响应量（速度、 应力、声压级等）
应用统计能量分析解决工程问题的 步骤
根据被分析工程系统问题的动力学特点， 划分子系统（相似模态群），并建立统计 能量分析模型系列（从简单到复杂）； 确定各个子系统及各个子系统间的统计能 量分析参数； 计算各子系统振动能量； 估算各子系统的动力响应。
构成： 圆筒（cylinder） 上盖（singly curved） 下盖（doubly curved ） 平板 内声腔 半无限大声腔 载荷： 集中力 1N 声场 1Pa
即只有共振模态才具有能量一个子系统在频带内只有共振模态才具有能量一个子系统在频带内的共振模态越多那么该子系统能够存储的能量的共振模态越多那么该子系统能够存储的能量就越多就越多在一个频带内一个子系统的所有的共振模态的在一个频带内一个子系统的所有的共振模态的能量相同能量相同两个子系统间的能量传输量与这两个子系统的共两个子系统间的能量传输量与这两个子系统的共振模态的能量之差成正比振模态的能量之差成正比子系统受宽带不相关随机激励作用子系统受宽带不相关随机激励作用互易原理成立互易原理成立统计能量分析简介
SEA在汽车声学包降本设计中的应用
型所需 要 的参数 和载荷 ， 最后 进行 整车 工况 分析 。
２ １ 建立 整车 Ｓ Ａ分 析模 型 ． Ｅ
目前 应 用 广 泛 的 Ｓ Ａ 商 业 软 件 是 Ｖ ｎ 。 Ｅ Ａ Ｏ ｅ
图 １ 两个耦合子 系统
以该 软件 为例建 立整 车 Ｓ Ａ模 型 的流程 如 图 ２所 Ｅ 示 。首先 选 择 整车 Ｓ Ａ 模 版模 型 ， 后 在该 模 型 Ｅ 然
衡 能量 水平 。
根 据 以上理 论 ， 以运 用 Ｓ Ａ 预 测 某些 特 定 可 Ｅ
声音传递 损失 就 是声 波 在 通过 某 一 物体 时所
损失的能量 ， 也就是该物体的隔音性能， 表示如下 ： ＳＬ： ０ ｇ ｉｄ Ｔ １１ ｌ Ｂ ｏｏ
ｊ
一
频段 车 内空 间 的平 均 声 压 级 。实 际 上 ， 厢 内 的 车
分 Hale Waihona Puke 空 气传播 噪声 是有 效 的。
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㈦ （ ２整 分 流 ３ ） 车 Ａ析程
考 虑 到汽 车整 车 开发 流程 的需 要 和工 程分 析 的特殊 性 ， 般 Ｓ Ａ分析 主要包 括如 下步 骤 ： 一 Ｅ 首先 建立整 车 Ｓ Ａ模 型 ， 后 在该 模 型 基 础 上输 入 模 Ｅ 然
一
１ 统 计 能 量分 析 理 论
统 计能 量 分 析 是 模 型 化 分 析 方 法 ， 运 用 能 它
量 流关 系式 对 复 合 的、 谐振 的组 装 结 构进 行 动 力
特性 、 动 响应级 及声 辐 射 的理 论 评估 ， 振 是一 种 在 时间 和空 间上 的统 计 特 性 ， 些 能 量 流 关 系 式 在 这
NVH研究及评价方法
NVH研究及评价方法蒋鑫青岛理工大学，青岛，中国，266520******************【摘要】噪声、振动与声振粗糙度,是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。
业界将噪声、振动与舒适性的英文缩写为NVH（Noise、Vibration、Harshness），统称为车辆的NVH问题，研究汽车的NVH特性首先必须利用CAE技术建立汽车动力学模型，已经有几种比较成熟的理论和方法。
车辆NVH 特性已越来越受厂家和客户的重视，因此如何开展NVH 的评价、诊断对于解决NVH问题非常关键，它也在产品开发过程中的标杆研究和产品定型、积累设计数据起非常重要的作用。
【关键词】NVH；研究方法；评价标准About NVH Research and Evaluation MethodsJiang XinQingdao Technological University Qingdao.China.266520******************Abstract:Noise, sound vibration and harshness is a comprehensive measure of the quality of the car manufacturing to car users feel is the most direct and the surface. The industry will be noise, vibration and comfort abbreviation for NVH collectively referred to as the vehicle NVH issues the research vehicle.NVH characteristics must first be using CAE technology vehicle dynamics model has several mature theory and method. Vehicle NVH characteristics have become more and more attention by the manufacturers and customers, and how to carry out the NVH evaluation, diagnosis is crucial for solving NVH problems, it is also the benchmark in the product development process and product styling, design data isaccumulated important role.Key words:NVH; research method; evaluation criterion第一章绪论1.1 NVH简介汽车在使用一段时间之后，一些元件(如传动系的齿轮、联轴节、悬架中的橡胶衬套、制动器中的制动盘等)的磨损将对整车的NVH特性产生重要影响，它们的强度、可靠性和灵敏度分析是研究整车特性的重要工作，这也就是所谓高行驶里程下汽车NVH特性的研究。
统计能量分析(SEA)
统计能量分析简介：参数
模态密度
n = N / ∆ω
n ——模态密度/s·rad-1； N ——模态数； ∆ω——带宽/ rad·s-1。 内损耗因子 内损耗因子只依赖于子系统的属性、带宽和频带中心频率。
η = Π diss / (ωn E )
——内损耗因子； Π ——耗散功率/w； ω ——频带中心频率/rad·s-1； E ——子系统能量/N·m。
η
diss n
统计能量分析简介：参数
耦合损耗因子 耦合损耗因子只依赖于子系统的属性、带宽和频带中心频率，而与输 入功率、外部载荷等无关。
' ' Pij' = ωnηij Ei Pji = ωnη ji E j Π ij = Pij' − Pji
——子系统i到子系统j的单向功率流/w； P ——子系统j到子系统i的单向功率流/w； ω ——频带中心频率/rad·s-1； η ——能量从子系统i传递到子系统j时的耦合损耗因子； η ——能量从子系统j传递到子系统i时的耦合损耗因子； E ——子系统i的能量/ N·m； E ——子系统j的能量/ N·m； Π ——子系统i到子系统j的总功率流/w。 耦合损耗因子，有如下的互易原理成立
应用统计能量分析解决工程问题的 步骤
根据被分析工程系统问题的动力学特点， 划分子系统（相似模态群），并建立统计 能量分析模型系列（从简单到复杂）； 确定各个子系统及各个子系统间的统计能 量分析参数； 计算各子系统振动能量； 估算各子系统的动力响应。
构成： 圆筒（cylinder） 上盖（singly curved） 下盖（doubly curved ） 平板 内声腔 半无限大声腔 载荷： 集中力 1N 声场 1Pa
算例 （AutoSEA）
统计能量分析原理及其应用
统计能量分析原理及其应用
统计能量分析法是一种新发展起来的振动《噪声》分析方法，它被人们接受只有二十年左右的历史。
其发展的背景是航空航天器发展中须研究“声振”问题，而统计能量分析概念是解决复杂系统宽带高频动力学问题的一个有力的工具。
统计能量分析具有一种独特的建模方法，它是以梁、杆、板、壳、柱等子结构为建模的基础，虽然初看起米其建模比较“粗糙”，但每个结构的特性都是统计意义上的特性，因而其分析精度（对于整体系统来说）是完全符合工程要求的。
统计能量分析中的“能量”含义是使用子系统的动力学能量（动能、势能、电磁能、热能等）来描述系统的状态，利用能量变量就可使用简单的功率流动平衡方程米描述耦合子系统间的相互作用，根据能量“分析”结果（以子结构的输出功率流来表示）预示的结果，可再将其换算成所需要的各种相应量（如速度、应力等）。
模型的外界输入以输入功率流的形式进入系统，“分析”结果也以子结构的输出功率流水表示。
系统内各子结构间功率流动存在着一定的规律性。
各能量由高内耗子结构向较低内耗子结构流动，能量由低模态密度子结构向高模态密度子结构流动等。
当然能量流动方向还取决于结构间的耦合特性。
也就是说，统计能量分析不能预测系统中菜局部位置的精确响应，但可能精确地从统计的意义上预测整个子结构的平均响应。
复合材料机身结构声学特性及影响参数分析
复合材料机身结构声学特性及影响参数分析胡莹;李晨曦;林森【摘要】针对复合材料(以下简称\"复材\")结构进行声振分析,通过无限大障板理论和波动方程,分析复材平板和曲板结构的传声损失,并利用统计能量法分析壁板的隔声性能,与文献中的实验结果进行对比,验证建模的有效性.然后将复合材料机身结构等效成一个复材圆柱壳体结构,分析不同参数,包括压差、曲率半径、长度、铺层角度、纤维材料、加筋等对结构隔声性能的影响.最后与金属机身结构进行隔声性能对比,发现:在环频率与吻合效应频率之间,金属机身结构的传声损失明显大于复材机身结构,而在吻合效应频率以上频段,由于复材结构的吻合效应频率向低频移动,其传声损失好于金属机身结构.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】12页(P333-344)【关键词】复材结构;隔声性能;传声损失;统计能量分析【作者】胡莹;李晨曦;林森【作者单位】中国商飞上海飞机设计研究院上海 201210;中国商飞上海飞机设计研究院上海 201210;中国商飞上海飞机设计研究院上海 201210【正文语种】中文【中图分类】TB530 引言随着科技的进步和新材料的应用，民用飞机(以下简称“民机”)逐步向超大宽体、低噪声、轻量化等方向发展，大量采用高性能复合材料(以下简称“复材”)是航空航天飞行器发展的重要方向[1−2]。
其中在民机领域，复材应用发展非常迅速，如B787机身段采用全复材结构，复材用量达到50%，而A350XWB的复材用量为52%[1,3]。
先进发动机的静音技术已经使得飞机发动机噪声大幅降低，相比之下，机身气流摩擦噪声和结构振动辐射噪声已经占到飞机噪声的很大比重，而这部分噪声主要依靠机体结构来隔离。
鉴于此，复材结构将是承担着隔离大部分外部噪声(如附面层噪声、发动机风扇噪声、喷流噪声)的主要部件，且复材板壳的声学特性研究对于结构的低噪声设计具有重要的意义[4]。
第 12 章 独立子系统的统计热力学
版权所有：华东理工大学物理化学教研室
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节首
按统计热力学的系统分类，请问：
理想气体属于： 实际气体属于： 理想溶液属于： 晶体属于：
独立离域子系统 相倚离域子系统 相倚离域子系统 定域子系统
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12.2 微观状态的描述
物理化学ห้องสมุดไป่ตู้媒体课堂教学软件 V1.0版
量 子 力 学
粒子质量 粒子电荷 微观层次
量 子 力 学
图 0-1 研究平衡规律的框架
图 0-2 研究速率规律的框架
版权所有：华东理工大学物理化学教研室
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平衡规律
理 论方 法 普遍 规律 宏观 层次 物 质特 性
pVT 关系 热性质 非理想性 界面性质 电极性质
速率规律
理论方 法 普遍 规律 实验 测定 经 验半 经验 方法 宏观 层次 物质 特性 传递性质 反应性质 实 验测 定 经验 半经 验方 法
化学 热力学
传递 和化学 动力学
理论 方法 普遍 规律 微观到 宏观层次 物质 特性 分子结构 分子能级 分子间力 实 验测 定 微观到 经验半经验方法 宏观层次
理 论方 法 普遍 规律 物 质特 性 分子结构 分子能级 分子间力 位能面 理 论方 法 普 遍规 律 微观层次 物 质特 性 粒子质量 粒子电荷
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掷球结果（可能的分布）： 按盒子分布数 = 10（能级分布） 按格子分布数 = 64（按量子态分布） = 微观状态数 可能得分分布 = 7（宏观状态）
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第6章 统计能量分析
对复杂结构的振动及声学动力学问题，传统的 解法是： （1）从弹性力学、振动力学和波动声学出发， 列出各振动结构的振动方程以及与结构连接 方式相对应的边界条件，解出振动速度或者 声压； （2）直接利用数值计算方法计算（例如有限 元法、边界元法等）。 这些方法着重分析振动、声场耦合的详细过程 以及描述各个模态的波动情况。
圆柱壳的动态特性与环频率有关，它定义为
纵向波波长等于圆柱壳周长时的频率。 在环频率以上，圆柱壳的模态密度和动态特 性与平板的相同。 圆柱壳模态密度的半经验近似公式与环频率 有关：
CL 1 E fr 2 R 2 R (1 2 )
1/ 2
对三维声场：
典型的管道布局子系统分解潜艇艇内部舱段噪声风扇空气噪声压缩机空气噪声结构传递载荷对于模态密度的概念应加以特别说明当在对于模态密度的概念应加以特别说明当在一个频带中有大量的模态且个别模态上的峰一个频带中有大量的模态且个别模态上的峰值可被清晰地判定的话那么模态重叠被定值可被清晰地判定的话那么模态重叠被定义为弱的这常常是受轻微阻尼的结构构件义为弱的这常常是受轻微阻尼的结构构件的情况
对约束阻尼层复合结构，其最大损耗因子为：
max
2 1 r (2 r ) x
梁和圆柱壳的内部损耗因子与具体结构有关 对于声场，若围壁的平均吸声系数为，则声
场的内部损耗因子为：
cs i 8fV
三、耦合损耗因子
耦合损耗因子ij是统计能量分析所特有的，
统计能量分析把复杂系统划分为不同的模态
群，并从统计意义上把大系统分解成若干个 便于分析的、独立的子系统，而不是逐个精 确地确定每个模态的响应。 应用统计能量分析的第一步就是定义出模态 群构成的子系统，而且建立的统计能量分析 模型必须能够清楚地表示出能量的输入、储 存、损耗和传输的特征。
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摘 要 ： 应用统计 能量 分析 （Ｅ 计算结 构声辐射 ， Ｓ Ａ） 子系统为 多 个 子 结 构 ， 察 子 系统 划 分 对计 算 结 果 的 影 响 。计 算 结 果 表 明 ， 合 频 率 以上 ， 板 各 种 子 系 统 划 分 方 式 和 单 块 考 吻 平 乎 板 计 算 的辐 射 声 功 率 差 别 小 于 ０ １ｄ 吻 合 频 率 以 下 ， 算 的 辐 射 声 功 率 随 子 系 统 划 分 的 份 数 增 加 而 增 加 ， ２ ２ ． Ｂ； 计 ＸＹ 划 分 方 式 和 单 块 平 板 有 ３ｄ Ｂ左 右 的差 别 。 圆 柱 壳 划 分 为 多 个 圆 柱 壳 子 系 统 ， 轴 向 划 分 的 增 加 ， 分 为 多 个 圆 柱 壳 随 划
Ｂ ｉｎ ０ ０ ７， ｈｎ ； ． ｈｎ ｈｐＲ ｓａｃ ｎ ｅｅ ｐ ｅ ｔ ｃｄｍｙ Ｂ ｉｎ ０ １２ Ｃ ｉ ） ｅ ｉｇ １ ０ ９ Ｃ ｉａ ３ Ｃ ｉａＳ ｉ ｅｅｒｈａ ｄＤ ｖｌ ｍ ｎ Ａ ａ ｅ ， ｅ ｉｇ １０ ９ ， ｈ ａ ｊ ｏ ｊ ｎ
Ａ ｂ ｔａ ｔ Ｓ ｓ ｓｅ ｓｒ ｃ ： ｕｂ ｙ ｔ ｍ ｄ ｖｓｏ ｌ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｈｅ ｒ ｄ ａｉ ｎ ｏ ｒ ｐｒ ｄ ｃｉ ｎ ｆ ｕ ｄ ｒ ｔ ｒ ｓｒ ｃｕｒ ｉｉｉ ｎ ｗｉ ｎ ｅ ｃ ｔ ａ ｉ ｔ ｐ ｗｅ ｅ ｉｔｏ ｏ ｎ ｅ ｗａｅ ｔｕ ｔ ｅ ｌ ｌ ｏ
第３ ３卷 第 ４期
２１ ０ １年 ４ 月
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ ． １ ３３，Ｎｏ ４ ． Ａｐ ．，２ ｒ ０１１
Ｓ Ｐ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＨＩ ＣＩ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
统 计 能 量 分 析 子 系 统 的 划 分
朱 正 道 ，戴 江 ，李 兵
（ ． 国船 舶 重 工 集 团公 司 第 七 Ｏ 二 研 究 所 ， 苏 无 锡 ２ ４ ８ ； １中 江 １ ０ ２ ２ 中 国船 舶 重 工 集 团 公 司 ， 京 １ ０ ９ ； ． 国舰 船 研 究 院 ， 京 １ ０ ９ ） ． 北 ００ ７ ３ 中 北 ０ １２
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结 果 的 峰值 向 高 频 迁 移 ， ． Ｈｚ 上 频 段 ， 向 划 分 为 ｌ 子 圆柱 壳 ， 单 个 圆柱 壳 差 别 为 １８～ ． Ｂ ｉ６ｋ 以 轴 ０个 与 ２ ６ｄ 。
关 键 词 ： Ｓ Ａ； 系 统 ； 射 声 功 率 Ｅ 子 辐
中 图 分 类 号 ： Ｔ ５ ９ Ｂ２ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １７ ６ ２—７ ４ （ ０ １ ０ ６ ９ ２ １ ） ４—０ ６ ０ ９—０ ＤＯＩ １ ． ４ ４ ｊ ｉｓ ． ６ ２—７ ４ ． ０ １ ０ ． １ ３ ： ０ ３ ０ ／． ｓｎ １ ７ ６ ９ ２ １ ．４ ０ ３
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