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AutoSEA入门资料

一、SEA 发展背景

1.1 声振问题的解决方法

-相似结构外推法

-传统的模态方法（FEM,BEM等）

-统计能量分析（SEA）

－以及其他解析或者半解析方法

1.2 SEA发展简史

1958年A.Powell和E.Skudrzyk同时率先用统计的观点研究了有限板与无限板关系的动力学问题。

1962年R.H.Lyon和G.Maidanic合作撰写论文“线性耦合振子间功率流”发表。

1965年，统计能量分析的三个要点的概念基本形成。

1975年，R.H.Lyon 《Statistical Energy Analysis of Dynamical Systems: Theory and Application 》。

70年代中期以后，航天技术的商业化，用户要求更精确的声振环境，出现统计能量分析预示声振环境的软件。（VEPEPS、GENSTEP）,但发展较为缓慢。

80年代以后SEA继续发展并扩大应用。SEAM软件，AutoSEA软件等工业版出现，国内也出现相应软件AVEPS2.0、HIFREM。

90年代，AutoSEA2的出现，工业界才真正意义上大规模在产品设计早期用统计能量分析的方法分析振动噪声。

1.3 SEA适用范围及进展

统计能量分析适合于解决高频区内的复杂系统动力学问题。

SEA基本方程有一些基本假设。如保守耦合、弱耦合和激励源不相关等

目前SEA已应用于航天运载火箭、导弹、卫星、飞船、航天飞机舰船、汽车、核反应堆及建筑等工程上。

现在的研究方向主要针对基本假设进行修正。比如考虑非保守耦合，计算频率往中低频扩展等。

二、统计能量分析原理简述

2.1 统计能量分析的概念

英文全称Statistical Energy Analysis.“统计”：指允许有较粗略的系统模型参数，也就是说所研究的系统对象是从用随机参数描述的总体中抽取出来的；

“能量”：指用能量描述各种动力学子系统的状态，使用功率流平衡方程描述耦合子系统间的相互作用关系。

“分析”：指SEA的分析模型参数都是动力学系统的几何与材料特性的函数，强调SEA是一种分析方法，而不是“包治百病”的专门诀窍

2.2 基本思想

SEA法是将一个复杂结构系统或声系统划分成若干耦合的子系统，每个子系统在相应某个频率范围都有若干个共振频率，也可以认为这些共振频率是由多个振子组成的振子群产生的。在每个振子群中能量通过弹性和惯性元储存，通过阻尼元耗散，而且能量还可以循耦合元传递到其它的振子群。SEA法最后的目的就是根据系统的各种参数建立起各个子系统间能量流动的关系．最后导出能量平衡方程，通过求解能量平衡方程得到每个子系统上能量，从而得到最后的振动响应。

2.3 基本假设

•保守耦合系统

–对于没有能量输入、能量损耗的保守耦合系统，双向功率流是相等的 –互易原理 •“弱耦合”连接

–子系统的响应不受边界条件的影响，也就是说子系统之间的耦合损失因子数值上明显小于子系统的内损耗因子

•每个波段上各个模态能量相等

–E/N, 在给定的子系统中，给定频带内所有共振模态之间具有能量等分 •激励源互不相干

–受不相关的宽带随机激励，激励在统计上是独立的，有模态非相干性并可以应用能量的线性相加 •共振响应

–能量流失在那些与所研究的频带内有共振频率的每个振荡器组之间，–如果频段中没有共振模态，SEA理论将不适用，也就是说SEA主要解决高模态密度子系统的耦合动力学问题 •共鸣响应

–响应在各个子系统内变化很小 –低阻尼

三、SEA 预测噪声振动的过程

3.1 SEA 预测噪声振动的过程

将整个复杂系统分解为简单子系统；每一个子系统代表一组模态； 每一子系统耗散和传递能量(阻尼及耦合)。能量守恒原理

矩阵解法： 能量守恒方程应用于每一个子系统方程集合成一个矩阵模式NxN阶矩阵, 对称阵及良性矩阵；矩阵转换导出每一子系统能量，由能量计算出空间平均的振动和声压级

图3-1 SEA方程

式中：[P]为输入能量矩阵；[η]为包含阻尼和耦合损失因 子的矩阵；[E]为子系统能量矩阵 上述方程代表了利用SEA法对复杂系统进行分析的最基 本表达式。方程中所包含的SEA分析参数包括模态密度、内损耗因子，耦合损耗因子以及输人功率。如果具备这 些参数，求解联立方程，即可得到每个子系统上总的能 量Ei。把这些能量换算成相应的速度、位移、加速度和应 变等就最后完成了响应预测工作。

图3-2 简单的SEA系统

图3-3 SEA与水势能的类比

四、为什么使用统计能量分析？

4.1 统计能量分析的优势

－提高产品质量 －提高声质量 －减小研发周期 －降低研发成本 －快速解决设计问题 －优化材料选择

－增强现有CAE工具和方法（如FEA和测试）的效用

4.2 AutoSEA2是一强大的设计工具: －解决采用有限元元法和边界元法无法有效解决的问题 －同时处理结构和声学耦合问题

－在建立原始模型前，快速、有效的预估问题解决可能性 －快速测试各种材料而无需更改模型 －快速修改物理模型

－综合测试结果和数据，进行更精确计算

五、软件界面

图5-1 AutoSEA2软件界面

图5-2 数据浏览窗口1

图5-3 数据浏览窗口2

图5-4为数据浏览窗口3

图5-5 快捷键说明

图5-6 工具栏说明

六、AutoSEA一般建模过程

1.设点，根据模型尺寸，输入点坐标

2.输入材料常数，根据模型材料，输入所用的所有材料的参数

3.输入可能用到的构件类型，比如所有用到的梁，板之类

4.在3D界面中定义子系统，设定每个字系统的类型

5.设定所有载荷及约束频谱

6.在3D界面中合适位置定义载荷与约束

7.设定采取的噪声控制处理方法，比如对面的吸声处理，隔振弹簧类型等

8.在在3D界面中合适位置添加噪声处理

9.子系统间的连接 10.计算

11.查看结果