功率流理论在振动控制中的应用与发展

　　1 引言

　　当研究一连续结构上点与点间的振动传输时,单靠测量传递函数尚不足以提供足够的信息以确定传递途径,采取有效措施以改善振动控制,因此近年来开始致力于功率流的研究。功率流方法的主要优点是:它同时考虑到了传到结构上的力和速度两个量值,因而也就考虑到了传到结构的阻抗特性;功率是一个单一的量值,它能给出振动传输的一种绝对度量。并可用常规仪器进行测量;它能清楚地指明哪一台机器,以及哪一支承点对结构注入了最大的振动功率;最后,根据振动系统的动力特性可以预估振动功率流的传输。因为振动控制的方法是多种多样的,但如用功率流的概念来进行解释却是一致的,即减少对于结构的功率流输入,以及尽量减少通过结构的功率流传输。

　　2 功率流的研究

　　功率流表示单位时间内外力作功或结构耗散能量的能力,它是一个理想的反映结构振动或外力大小的物理量。用功率流法来研究振动控制问题是近年来发展起来的一种新技术。功率流是振动控制设计中一个很重要的控制优化特征量。在机器与基础的非刚性问题日益突出的背景下,功率流方法越来越受到研究人员的关注。功率流方法的主要变化在于系统的动力特性分析手段上,因此形成了不同特点的功率流研究方法,主要有下述几种:

　　2.1 统计能量分析法

　　统计能量法(Statistical Energy Anaiysis,简称SEA)是最近20年来首先为满足高速飞行器复杂的振动估算的需要而发展起来的,它已成为研究动态系统的一门重要学科,统计一词强调可用动态参数的已知分布的统计数来描述所研究的系统,能量则表明能量是关心的主要变量[1],分析一词表明这是一种研究结构.最初采用统计能量的观点来研究结构振动问题的是R.H.Lvon和P.W.Smith,Lyon计算了由自噪声激励的两只轻度耦合的线性共振器间的能量流动,他发现功率流总是由高模态能量的系统流向低模态能量的系统。Smith计算了扩散的高频带声下共振器的响应,他发现当共振器的辐射阻尼超过它的内阻尼时,系统的响应达一定值。

　　在文献[2]中建立了单模态和多模态子系统的相互作用公式,提出了一些统计能量分析的最重要参数及其对系统功率流的影响,为统计能量的发展垫定了基础,T.Dschrton,R.H.Lyon和P.E.Nenland研究了耦合损耗因子的求解方法,其中lyon将1962年以来在统计能量方面所作的工作得到的主要成果即未来研究方向作了总结。国内张曾昌[3]对点阻抗在统计能量参数测定中的应用作了研究,由点阻抗的频率平均值出发,将有限梁用相应无限梁来代替,给出了带集中质量无限梁点阻抗的计算公式。近年来这方面的研究工作仍在不断进行,大致可归纳为:扩大理论范围,完备基本理论工作,进行统计能量参数识别和模型的实验检验。