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第１１卷第４期船舶力学Ｖｏｌ．１１Ｎｏ．４２００７年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｉｐＭｅｃｈａｎｉｃｓＡｕｇ．２００７文章编号：１００７－７２９４（２００７）０４－０６３７－１０功率流理论、统计能量分析和能量有限元法之间的关联性殷学文１，崔宏飞２，顾晓军１，黄捷２，沈荣瀛１（１上海交通大学振动、冲击、噪声国家重点实验室，上海２００２４０；２无锡职业技术学院汽车教研室，江苏无锡２１４１２１）摘要：基于能量的方法由于可以克服传统结构动力学在分析高频问题的某些不足，因而在很多工程领域得到广泛应用。
本文全面回顾了功率流理论、统计能量分析、能量有限元法四十年以来的研究进展，以功率流理论为线索，将统计能量分析和能量有限元法进行了较全面的讨论，并将其归纳到基于能量的分析方法的理论框架内。
最后，比较三种理论的基本原理，并指出它们在基于类似的能量平衡方程，输入和损耗功率表达形式上的关联性。
而且还指出了它们在处理结构振动和声辐射问题上各自适用的频率范围。
关键词：结构振动；声辐射；功率流；统计能量分析；能量有限元中图分类号：Ｏ３２６Ｏ４２２．６文献标识码：ＡＲｅｌｅｖａｎｃｙａｍｏｎｇｐｏｗｅｒｆｌｏｗｔｈｅｏｒｙ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｅｎｅｒｇｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｎｅｒｇｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄＹＩＮＸｕｅ－ｗｅｎ１，ＣＵＩＨｏｎｇ－ｆｅｉ２，ＧＵＸｉａｏ－ｊｕｎ１，ＨＵＡＮＧＪｉｅ２，ＳＨＥＮＲｏｎｇ－ｙｉｎｇ１（１ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｏｃｋ＆Ｎｏｉｓｅ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２ＷｕｘｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｘｉ２１４１２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｎｅｒｇｙ－ｂａｓｅｄｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｆｉｅｌｄｓｓｉｎｃｅｔｈｅｙｃａｎｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｔｈａｔｍａｙａｐｐｅａｒｉｎｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｒｏｂｌｅｍｓｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｙｎａｍｉｃｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｗｈｉｃｈｉｎｖｏｌｖｅｐｏｗｅｒｆｌｏｗｔｈｅｏｒｙ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｅｎｅｒｇｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｎｅｒｇｙｆｉ－ｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｉｎｎｅａｒｌｙｔｈｅｐａｓｔｆｏｕｒｄｅｃａｄｅｓａｒｅｆｕｌｌｙｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｃｌｕｅｏｆｐｏｗｅｒｆｌｏｗｔｈｅｏｒｙ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｅｎｅｒｇｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｎｅｒｇｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｔａｉｌａｎｄｔｈｅｎｃｏｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｅｐｒｉｎ－ｃｉｐｌｅｆｒａｍｅｏｆｅｎｅｒｇｙ－ｂａｓｅｄｍｅｔｈｏｄｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｔｈｒｅｅｔｈｅｏｒｉｅｓａｒｅｃｏｍ－ｐａｒｅｄａｎｄｔｈｅｉｒｒｅｌｅｖａｎｃｙｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｓｉｍｉｌａｒｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｅｑｕａｔｉｏｎｓ，ｉｎｐｕｔａｎｄｄｉｓｓｉｐａｔｅｄｐｏｗｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｉｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅｓｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｙｃａｎｂｅａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｓｏｕｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎａｒｅｏｕｔｌｉｎｅｄａｌｓｏ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｓｏｕｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎ；ｐｏｗｅｒｆｌｏｗ；ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｅｎｅｒｇｙａｎａｌｙｓｉｓ；ｅｎｅｒｇｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ１前言复杂结构的振动和声辐射问题在包括船舶和海洋工程领域在内的众多领域中，一直是研究的主收稿日期：２００７－０１－１９作者简介：殷学文（１９７４－），男，高级工程师，上海交通大学博士研究生。
基于统计能量分析方法的海洋平台噪声预报邱波，贺相军，刁素仿（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）[摘 要] 基于统计能量分析方法，应用声学软件VA One对海洋平台进行了全频域噪声预报。
根据相关噪声标准规范，对生活楼房间和组块房间的噪声预报结果进行了评价，对预报值接近噪声限值的房间提出了降噪措施。
[关键词] 海洋平台；统计能量分析；VA One；全频域；噪声预报作者简介：邱波（1982—），男，福建人，硕士研究生，高级工程师。
研究方向为海洋石油工程机械设计。
图1 海洋平台主体结构几何模型海洋平台上的各种设备运转时因振动产生高分贝噪声，噪声及振动通过空气和平台结构物传播到生活楼房间和组块房间内，对海上作业人员的身心健康带来不利影响，设备运转产生的振动还会引起各元件的共振和结构应力疲劳[1,2]。
对于生活楼，空调系统的风管遍布于各房间，高速气流在管道内的湍流脉动引起的气流湍流噪声同样不可忽视[3]。
在平台的设计阶段对各房间的噪声声压级进行预测，对噪声可能超标的房间提前采取适当的优化措施[4]，要比设计或建造完成后再进行降噪减振，不仅能够更好地应对噪声影响，还可以明显缩短平台的设计建造周期、节省平台改进所需的费用，从而带来更高的经济效益。
1 统计能量分析方法统计能量分析方法（SEA ）是运用应用统计的概念，以系统振动能量作为动力学分析主要参数，根据振动波与模态之间的内在联系，使声和结构等系统耦合的方法[5]。
S E A 方法的主要参数有模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子。
模态密度是指系统在某一频率范围里单位频率内的模态数，是表征子系统在某一频段里模态密集程度的一个量[6]。
内损耗因子也称作阻尼损耗因子，是指子系统在单位频率（每振动一次）内单位时间损耗能量与平均储存能量之比[7]。
耦合损耗因子是功率从一个子系统传到另一个子系统（以单向耦合为例）的一种测量，是两个子系统之间耦合作用大小的一种度量[7]。
一：定义汽车NVH是指汽车的Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(舒适性)。
汽车NVH研究以提高顾客的听觉、触觉、视觉等感官舒适度、改善汽车乘坐舒适性为目的，以提高车辆结构动态响应性能为手段，实现汽车的舒适性设计。
Noise(噪声)是指引起人烦躁、音量过强而危害人体健康的声音。
汽车噪音不但增加驾驶员和乘员的疲劳，而且影响汽车的行驶安全。
它是NVH问题中最主要的部分，常用声压级评价。
汽车噪声主要包括车身壁板产生的噪声、空气冲击摩擦车身形成的噪声以及外界噪声源(如发动机、制动器等)传入的噪声。
噪声是NVH问题中最主要的部分，汽车上的噪声主要包括车身壁板振动产生的噪声、空气冲击摩擦车身形成的噪声以及外界噪声源(如发动机、制动器等)传入的噪声。
人耳能分辩的声音频率一般在lkHz以下，噪声常用声压和声压级评价。
国家标准规定：汽车加速行驶时车外噪声要小于88dB，M1类汽车应小于77dBN；而车内噪声会影响乘员的语言交流，损伤驾驶员的听力，美国在1965年就规定公共汽车的车内噪声不得超过88dB。
主要通过频率、级别和音质来描述。
Vibration(振动)描述的是系统状态的参量(如位移)在其基准值上下交替变化的过程。
汽车振动主要包括由路面不平整而引起的车身垂直方向振动、发动机的不平衡往复惯性力产生的车身振动、转向轮的摆振和传动系的扭转摆动等，还有方向盘、仪表板等振动，一般来说，对人体舒适性影响较大的振动主要表现为座椅、地板对人体输入的低频振动，其频率范围在1～80HZ。
主要通过频率、振幅和方向来描述。
Harshness(舒适性)指的是振动和噪声的品质，它并不是一个与振动、噪声相并列的物理概念，而是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来直接度量。
总的说来，舒适性描述的是振动和噪声共同产生的使人感到疲劳的程度。
二：现象车辆的NVH基本上可以分为车身NVH、发动机NVH和底盘NVH三个部分；类型可以细分为道路NVH、制动NVH、空调系统NVH、空气动力NVH等数个部分。
2020年度进展24：轨道交通桥梁减振降噪前言随着高速铁路与城市轨道交通的迅猛发展，振动与噪声问题愈发突出。
传统直立式声屏障对轮轨噪声降噪效果明显，但当列车运行速度超过250km/h时，直立式声屏障降噪量不足；为此，我国高速铁路正力推全封闭声屏障的使用。
同时，近年来，钢桥或钢-混组合桥在我国高速铁路和城市轨道交通中逐步得到广泛应用，研究表明[1]：钢桥或钢-混组合桥的声辐射能力更强，具有频谱宽、幅值大和难控制等特点，因此，在环境敏感区域建造钢桥或钢-混组合桥亟待解决其噪声控制问题。
本文在《轨道交通桥梁减振降噪2019年研究进展》[2]基础上，围绕“高速铁路声屏障降噪性能”和“钢桥减振降噪”两个研究方向，简要评述该方向的研究动态及发展趋势。
检索文章主要来自于国内外高水平学术期刊，包括：《铁道学报》、《交通运输工程学报》、《振动与冲击》、《西南交通大学学报》、《土木工程学报》、《中国公路学报》、《Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics》、《Engineering Structures》、《Applied Acoustics》、《Journal of Sound and Vibration》等。
限于水平和时间，本文所作的国内外进展回顾难免存在疏谬，敬请读者指正。
01高速铁路声屏障降噪性能1.1 高速铁路声屏障降噪特性研究预测声屏障的降噪效果对评估声屏障的声学性能具有重要作用。
开展声屏障降噪效果分析，一般包含以下研究内容：（1）列车声源特性；（2）安装声屏障前后列车声源的空间分布特性；（3）声屏障降噪性能评价。
1.1.1 高速列车声源特性声源特性研究是高速铁路声屏障降噪分析的前提。
通过高速线路噪声实测，可以获得列车声源的构成及其声场分布。
一般采用多通道阵列式声源识别系统对声源进行定位、识别和测量，如：伍向阳[3]、鞠龙华[4]等基于我国高铁线路对高速列车声源及其空间分布特征进行现场测试，测试车速范围为170～380km/h。
ktc噪声计算【原创实用版】目录1.KTC 噪声计算的背景和意义2.KTC 噪声计算的原理和方法3.KTC 噪声计算的应用案例4.KTC 噪声计算的未来发展趋势正文一、KTC 噪声计算的背景和意义KTC 噪声计算是一种针对机械振动系统噪声的计算方法，它的全称是Knowledge-based Technical Center 噪声计算。
随着现代工业化进程的加速，机械设备的运用越来越广泛，由此带来的噪声问题日益严重。
KTC 噪声计算应运而生，旨在通过科学有效的计算方法，预测和控制机械设备的噪声污染，为我国噪声控制技术的发展提供有力支持。
二、KTC 噪声计算的原理和方法KTC 噪声计算是基于声学原理，运用计算机模拟技术，对机械振动系统进行噪声分析和计算。
其主要步骤包括：建立机械振动系统的数学模型、分析系统振动特性、计算系统噪声辐射特性、优化系统结构以降低噪声等。
具体计算方法主要包括以下几种：1.统计能量分析法：通过分析系统振动信号的统计特性，计算系统的声辐射功率，从而预测噪声水平。
2.有限元分析法：将机械振动系统划分为有限个小元素，分别计算每个小元素的振动特性，然后合成系统的整体振动特性，从而预测噪声水平。
3.边界元分析法：通过在系统的边界上建立边界元模型，计算系统的声辐射特性，从而预测噪声水平。
三、KTC 噪声计算的应用案例KTC 噪声计算在工程实践中得到了广泛应用，以下为一个典型案例：某大型汽轮机组在运行过程中，产生严重的噪声污染，影响周围环境和工作人员的健康。
通过 KTC 噪声计算，工程师们建立了机组的振动系统模型，分析其振动特性和噪声辐射特性，发现噪声主要来源于轴承和齿轮箱。
根据计算结果，工程师们对轴承和齿轮箱进行了优化设计，降低了噪声水平，有效解决了噪声污染问题。
四、KTC 噪声计算的未来发展趋势随着科技的进步和工业化水平的提高，KTC 噪声计算将面临更多挑战和机遇。
未来，KTC 噪声计算将朝着以下几个方向发展：1.计算方法的进一步优化和改进，提高计算精度和效率。
统计能量分析子系统的划分朱正道;戴江;李兵【摘要】应用统计能量分析(SEA)计算结构声辐射,子系统划分对计算结果产生影响.将平板和圆柱壳划分为多个子结构,考察子系统划分对计算结果的影响.计算结果表明,吻合频率以上,平板各种子系统划分方式和单块平板计算的辐射声功率差别小于0.1 dB;吻合频率以下,计算的辐射声功率随子系统划分的份数增加而增加,X2Y2划分方式和单块平板有3 dB左右的差别.圆柱壳划分为多个圆柱壳子系统,随轴向划分的增加,划分为多个圆柱壳结果的峰值向高频迁移,1.6 kHz以上频段,轴向划分为10个子圆柱壳,与单个圆柱壳差别为1.8～2.6 dB.%Subsystem division will influence the radiation power prediction of underwater structure using statistical energy analysis(SEA). Plate and cylinder are divided into several substructures to evaluate the effect of subsystem division. In sub-plate division, the difference between sub-plate division is less than 0. 1 dB above critical frequency. The calculated radiation power will increase with the number of sub-plates,the X2Y2 sub-plate division has 3 dB difference with single plate. In the sub-cylinder division, the peak value will shift to higher frequency as the number of division increases, above 1.6 kHz, a 10 sub-cylinder division in the axial direction has a difference of 1.8 ～ 2.6 dB with the single cylinder division.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2011(033)004【总页数】4页(P69-71,81)【关键词】SEA;子系统;辐射声功率【作者】朱正道;戴江;李兵【作者单位】中国船舶重工集团公司第七○二研究所,江苏,无锡,214082;中国船舶重工集团公司,北京,100097;中国舰船研究院,北京,100192【正文语种】中文【中图分类】TB52+90 引言统计能量法［1］计算的重要一步是子系统的划分，将复杂系统划分为多个子系统，通过损耗因子及耦合损耗因子等统计参数的求解，组建统计能量方程组，求解方程组，得到各子系统的能量，进一步计算结构的均方振速和辐射声功率。
什么是NVH？NVH是指Noise(噪声)，Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度)。
由于以上三者在机械振动中是同时出现且密不可分，因此常把它们放在一起进行研究。
声振粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。
由于声振粗糙描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Harshness为不平顺性。
又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Harshness为冲击特性。
举个例子，当汽车通过接缝或凸包时将产生瞬态振动（Harshness），它包括冲击和缓冲两种感觉。
系统刚度越大，车身瞬态振动的幅值越大，冲击越严重，同时固有频率增加使振动衰减变快，缓冲的效果变好。
同时它还给出了利用多元回归模型得到的冲击和缓冲方面感觉等级的经验公式。
总的说来，声振粗糙度描述是振动和噪声共同产生的使人感到极度疲劳的感觉。
简单地讲，乘员在汽车中的一切触觉和听觉感受都属于汽车NVH特性研究的范畴，此外，还包括汽车零部件由于振动引起的强度和寿命等问题。
从NVH的观点来看，汽车是一个由激励源（发动机、变速器等）、振动传递器（由悬挂系统和边接件组成）和噪声发射器（车身）组成的系统。
汽车传动系统NVH特性研究是以汽车传动系统作为研究对象的，是属于于汽车整车NVH特性研究的子系统。
目前的研究来看，汽车传动系统NVH特性研究主要是研究由发动机作为一个激励源产生的或汽车处于某种工况下的传动系统NVH特性。
国外对动力传动系振动特性的研究起步较早，国外先进的汽车厂家从80年代以来已经将汽车结构的动态特性纳入产品开发的常规内容。
尤其是20世纪90年代以来，丰田（Toyota）、通用（GM）、福特(Ford)、克莱斯勒（Chrysler）等大汽车公司的工程研究中心专门设立了NVH分部，集中处理汽车的噪声（Noise）、振动（Vibration）和来自路面接触冲击的噪声声振粗糙度（Harshness）。
NVH性能是什么NVH是指Noise(噪声),Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度),由于以上三者在汽车等机械振动中是同时出现且密不可分,因此常把它们放在一起进行研究。
声振粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。
由于声振粗糙描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Harshness为不平顺性。
又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Harshness为冲击特性。
文献[12]认为当汽车通过接缝或凸包时将产生瞬态振动（Harshness），它包括冲击和缓冲两种感觉。
系统刚度越大，车身瞬态振动的幅值越大，冲击越严重，同时固有频率增加使振动衰减变快，缓冲的效果变好。
同时它还给出了利用多元回归模型得到的冲击和缓冲方面感觉等级的经验公式。
总的说来，声振粗糙度描述是振动和噪声共同产生的使人感到极度疲劳的感觉。
简单地讲，乘员在汽车中的一切触觉和听觉感受都属于汽车NVH特性研究的范畴，此外，还包括汽车零部件由于振动引起的强度和寿命等问题。
从NVH的观点来看，汽车是一个由激励源（发动机、变速器等）、振动传递器（由悬挂系统和边接件组成）和噪声发射器（车身）组成的系统。
汽车传动系统NVH特性研究是以汽车传动系统作为研究对象的，是属于于汽车整车NVH特性研究的子系统。
目前的研究来看，汽车传动系统NVH特性研究主要是研究由发动机作为一个激励源产生的或汽车处于某种工况下的传动系统NVH特性。
国外对动力传动系振动特性的研究起步较早，国外先进的汽车厂家从80年代以来已经将汽车结构的动态特性纳入产品开发的常规内容。
尤其是20世纪90年代以来，丰田（Toyota）、通用（GM）、福特(Ford)、克莱斯勒（Chrysler）等大汽车公司的工程研究中心专门设立了NVH 分部，集中处理汽车的噪声（Noise）、振动（Vibration）和来自路面接触冲击的噪声声振粗糙度（Harshness）。
汽车NVH技术探析摘要：随着汽车工业的迅速发展,人们对于汽车的舒适性和振动噪声控制的要求越来越严格。
据国外有关资料表明,城市噪声的70%来源于交通噪声,而交通噪声主要是汽车噪声。
它严重地污染着城市环境,影响着人们的生活、工作和健康。
所以噪声的控制,不仅关系到乘坐舒适性,而且还关系到环境保护。
然而一切噪声又源于振动,振动能够引起某些部件的早期疲劳损坏,从而降低汽车的使用寿命;过高的噪声既能损害驾驶员的听力,还会使驾驶员迅速疲劳,从而对汽车行驶安全性构成了极大的威胁。
所以噪声控制,也关系到汽车的耐久性和安全性。
因此振动、噪声和舒适性这三者是密切相关的,既要减小振动,降低噪声,又要提高乘坐舒适性,保证产品的经济性,使汽车噪声控制在标准范围之内关键词：汽车、NVH、控制一、整车NVH介绍（一）NVH定义NVH是指Noise(噪声),Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度),由于以上三者在汽车等机械振动中是同时出现且密不可分,因此常把它们放在一起进行研究。
声振粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。
由于声振粗糙描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Harshness为不平顺性。
又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Harshness为冲击特性。
NVH 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，它是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。
有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关系，而各大公司有近20%的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。
对于汽车而言，NVH问题是处处存在的，根据问题产生的来源又可分为发动机NVH、车身NVH和底盘NVH三大部分，进一步还可细分为空气动力NVH、空调系统NVH、道路行驶NVH、制动系统NVH等等。
