壳结构声场耦合分析的光滑有限元-有限元法应用

"壳结构声场耦合分析的光滑有限元-有限元法 (2010年) - 姚凌云、于德介、曾献国" 在壳结构声场耦合分析中，通常需要考虑结构域和流体域之间的相互作用。传统的方法如有限元法（Finite Element Method, FEM）在处理这种复杂问题时可能会面临精度和效率的挑战。这篇论文提出了一个创新的解决方案——光滑有限元-有限元法（Smoothed Finite Element Method, SFEM-FEM），该方法旨在提高壳结构声场耦合分析的计算精度。 光滑有限元法是一种改进的有限元方法，它通过平滑局部应力和应变来减少元素间不连续性，从而提高矩阵的计算精度和效率。在结构域中，SFEM被用来处理壳结构，特别是对于弯曲刚度矩阵和膜刚度矩阵的计算，通过分区应力光滑技术，可以更精确地模拟结构响应。而在流体域，传统的有限元模型仍然被采用，利用声压法来描述声场的行为。 论文推导了适用于壳结构-声场耦合问题的SFEM-FEM计算公式。结构域内的系统方程以位移法表达，而流体域则用声压法表达，这确保了结构和声场之间的正确耦合。研究通过两个模型进行了验证：一个是六面体声场-结构耦合模型，另一个是简化的微车声固耦合模型。结果显示，相比于纯有限元法，SFEM-FEM在分析这类耦合问题时能提供更高的精度。 壳结构声场耦合分析对于汽车工业、航空航天以及海洋工程等领域非常重要，因为这些领域中的设备和结构经常受到声学环境的影响。SFEM-FEM的引入为这些领域的设计和优化提供了更准确的工具，有助于减少噪声、振动和声振粗糙度（NVH）问题，提升产品的性能和用户体验。 关键词：光滑有限元法、有限元法、壳体结构、结构声场耦合系统 该研究对提高壳结构声场耦合分析的精度具有重大意义，其方法的创新性和有效性为后续相关研究提供了宝贵的参考。通过结合SFEM和FEM的优势，可以解决复杂耦合问题，为工程实践提供更可靠的计算工具。