统计能量法相关资料

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1、1、什么是统计能量分析（SEA）及其发展历程？在以前，结构声的传输主要讨论和研究在一个方向或几个方向的无限结构元之间的传输。对一个有限系统到另一个有限系统之间的结构声传输，由于各个系统的几何形状的影响，使问题变得较复杂，从而给研究带来了比较大的困难。这种系统振动的空间模态是由系统的特征函数和依赖于它的共振频率的系统频率响应特征决定的。一般来说，由两个有限系统形成的耦合系统所具有的模态和共振频率是与组成该系统的两个子系统的共振频率是不一样的。两个子系统之间的功率流（振动子结构之间的振动功率流或振动结构与声传播介质之间的传输功率流）

2、取决于两个子系统的共振频率之间的匹配程度及它们之间的模态的相似程度和在两个子系统中阻尼的分布。另外传统的机械振动分析主要是研究低频模态，因为在许多实际情况下，系统的低频模态是主要的，而且这些模态具有最大的位移响应，对结构振动具有主要的影响；另一方面由于低频时，在所研究的频带范围内，模态数比较少，这样使得利用经典的机械振动分析方法，如传递矩阵法、有限元分析法、边界元分析法成为可能。从实验来说，这些模态也可通过实验方法加以测量。但是对于大型的结构，特别是大型薄结构，如航空器结构、船舶结构或大型机械结构，振动模态分布在很宽的频带范围内

3、，另外载荷激励也是宽带的，如宽带噪声场对飞机蒙皮、火箭运载体的激励，在工业机械噪声控制中，虽然我们常常忽略宽带噪声对结构激励所引起的噪声，但是工业机械结构振动辐射的噪声一般在300Hz～5kHz的宽带范围内,在高模态密度的情况下,经典分析方法给结构振动研究带来更多的困难,甚至不可能.因此采用统计模型的方法来研究问题是很自然的和适当的。统计能量分析是60年代初开始发展起来的研究动态系统响应的一种统计分析方法，目前已得到广泛应用而成为随机振动分析的重要手段。在机械振动中，人们已习惯于把统计分析方法应用于时间上是随机变化的确定系统的振

4、动。而统计能量分析的重要特征是把振动系统用许多统计集合来描述，也就是统计能量分析中所用的各种参数都是统计参数，而不是指时间特征是随机的或不是随机的。统计能量分析这个名词强调了这个新的研究方法的特点，用统计能量分析的主要创始人之一的R.H.Lyon的话来说[1]，SEA已经看作是研究复杂结构振动的一种观点，它本身是应用了一系列的理论和实验的“方法”，而大多数方法在SEA出现以前就已经广泛使用，统计一词强调可用已知动态参数分布的统计集合数来描述所要研究的系统；能量一词表示感兴趣的变量是能量，而其它动态变量，如位移、声压等，可以从能量

5、中得到；分析一词用来强调SEA是一种研究问题的方法而不是一种特殊的技术。SEA方法是20世纪60年代初发展起来的，是解决复杂系统宽带高频动力学问题的重要工具。当时美国BBN公司的一个课题组在波士顿试图借用室内声学和热传导的一些经验来解决航空航天器发射过程中系统受到随机宽带激励后声和振动响应问题。之后，这个课题组的主要成员R.Lyon和P.W.Smith[2]写了关于这种方法的一个半公开报告，激发了一系列的基础理论研究和实验验证。R.H.Lyon于1975年9月总结出版了《StatisticalEnergyAnalysisofDy

6、namicalSystems:TheoryandApplication》一书，又与R.G.Dejong合作出版了《TheoryandApplicationofStatisticalEnergyAnalysis》一书，并几次再版。这两本书已经成为了SEA最重要的著作。20世纪70年代中期，随着航天技术的商业化，国外相继出现了一些用SEA方法预测声振环境的计算机软件。从1975年到1982年，由于在计算复杂动力学系统的耦合损耗因子上出现了一些困难，SEA的应用和发展略显缓慢[3]。到了20世纪80年代后期，SEA方法在航空航天的应用

7、逐渐增多。美国NASA和Lockheed公司成功地将SEA方法用于航天领域声振环境的预测，获得了很好的直接经济效益。美国的CambrigeCallaberative公司研制了SEAM软件，McDonnellDouglas公司也研制出了CosmicSEA软件，接着AutoSEA2等工业版大型专用分析软件也相继出现。国内相关领域也研制了一系列的应用软件，如AVEPS2.0、HIFREM等。20世纪90年代，AutoSEA2的出现，工业界才开始真正意义上大规模应用SEA方法进行产品噪声振动分析与控制。如今，统计能量分析方法已经应用于航

8、空、航天、航海、汽车、卫星、建筑、机械和军工等领域。利用统计能量分析的方法研究结构一结构和结构一声之间的相互作用，以及它们的功率流特征、结构响应等，其明显的优点是：（1）使对于系统的描述和分析计算大大简化。因为是统计描述，无论是用模态或波动方式，我们并不需要研究