航天器典型結(jié)構(gòu)中高頻動力學(xué)環(huán)境預(yù)示的能量有限元方法.pdf

1、結(jié)構(gòu)的振動環(huán)境預(yù)示問題一直是工程上非常關(guān)注的一個(gè)問題，近年來人們對環(huán)境預(yù)示的要求已經(jīng)不僅僅是只關(guān)注低頻域的結(jié)構(gòu)振動問題，而是涉及到中高頻域的聲振耦合問題，因此對目前的動力學(xué)環(huán)境預(yù)示方法提出了更高的要求。在傳統(tǒng)的振動預(yù)示方面，有限元方法(FEM)占據(jù)著十分重要的地位，但是作為基于單元離散的確定性方法，其不可避免的存在著在高頻域計(jì)算量過大的問題，此外，F(xiàn)EM在高頻時(shí)對結(jié)構(gòu)幾何、物理等存在不確定性的參數(shù)的變化較為敏感，這也限制了有限元方法在中

2、高頻域的應(yīng)用。目前，對于中高頻的振動環(huán)境預(yù)示問題，尤其是聲振耦合問題，用的最多的是基于統(tǒng)計(jì)平均的能量類方法，如統(tǒng)計(jì)能量分析(SEA)。統(tǒng)計(jì)能量分析將每個(gè)子系統(tǒng)的振動進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，改善了確定性方法在高頻時(shí)計(jì)算量過大以及不確定性的影響，但是帶來的直接問題是無法精確預(yù)示每個(gè)子系統(tǒng)某個(gè)局部的響應(yīng)，此外，SEA對子系統(tǒng)的模態(tài)密度有嚴(yán)格要求，這都限制了SEA方法在實(shí)際工程中的應(yīng)用，因此，較為理想的方法是那種既能克服確定性方法缺點(diǎn)又兼具SEA方法優(yōu)點(diǎn)

3、的方法。而能量有限元分析(EFEA)方法就是具有這種特點(diǎn)的一種方法。
　　本文主要通過對EFEA方法的研究，希望能將EFEA方法運(yùn)用到實(shí)際復(fù)雜的工程問題中去。為此，在本課題中首先研究了EFEA方法的基本理論，然后對MSC.NASTRAN中的EFEA模塊建模方法及仿真分析方法進(jìn)行了研究，并完成了二次開發(fā)工作。結(jié)合工程中一個(gè)較為復(fù)雜的實(shí)際問題，本文采用了EFEA與SEA兩種方法進(jìn)行了振動環(huán)境的預(yù)示，并據(jù)此進(jìn)行了對比分析，對EFEA方法