Vector fields of structural intensity in application to analysis of vibrational energy flow

• Autorzy: Cieślik J.

Warianty tytułu

PL

Pola wektorowe natężenia dźwięków strukturalnych w zastosowaniu do analizy przepływu energii drganiowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

There were presented obtained from literature formulations connecting structure surface intensity with loads and strains enabling evaluation of its magnitude and direction for basic constructional elements as beams, plates and shells. The practical aspects of application of structure surface intensity evaluation method, based on complex modal parameters derived from modal analysis based on finite element method, were discussed. Results of the numerical calculations have been presented, leading to assessment of distribution of surface structural intensity vector values on the surface parts of steel, homogenous, rectangular frame with the plate elements. The numerical model included the source of vibrations in form of force excitation with known position of application and sink of energy with localised damper. The analysis of numerical model was done for frame forced with sinusoidal vibrations. Under special interest were the connections of constructional elements and abrupt changes in shape. Modal analysis based on dense grid of finite elements, enabled a detailed analysis of vibration energy flow. Such a solved problem was intended to show the usability of structure surface intensity method in discontinuity and damage diagnostics of mechanical constructions. As the real example the element of railway vehicle, the tram carriage suspension was analysed particularly.

PL

W pracy przedstawiono uzyskane na podstawie danych literaturowych zależności wiążące natężenie dźwięków strukturalnych oraz odkształcenia i obciążenia belek i płyt, pozwalające wyznaczyć jego wartość dla elementów konstrukcyjnych. Omówiono praktyczne aspekty metody wyznaczania wartości natężenia dźwięków strukturalnych na podstawie zespolonych parametrów modalnych uzyskiwanych drogą analizy modalnej z użyciem metody elementów skończonych. W pracy podano również przykład obliczeniowy, którego celem było wyznaczenie rozkładu wartości wektora natężenia dźwięków strukturalnych na powierzchni elementów jednorodnej, stalowej ramy z elementami płytowymi. Analizę przeprowadzono dla prostokątnej ramy z wymuszeniem harmonicznym. Jako przykład rzeczywistego podzespołu pojazdu szynowego przeanalizowano szczegółowo elementy zawieszenia wózka tramwaju. Modele numeryczne uwzględniały źródło drgań w postaci siły wymuszającej o zadanym położeniu i amplitudzie oraz umiejscowiony tłumik drgań. Szczególną uwagę zwrócono na miejsca połączeń elementów konstrukcyjnych oraz zmian przekroju. Tak postawiony problem badawczy zmierzał do stwierdzenia przydatności metody natężeniowej do diagnostyki nieciągłości i uszkodzeń konstrukcji mechanicznych.

Słowa kluczowe

EN

rail vehicle; vibrational energy flaw; modal analysis

PL

pojazdy szynowe; zawieszenia pojazdów; drgania; uszkodzenia; analiza modalna

• Wydawca: Warsaw University of Technology, Faculty of Transport
• Czasopismo: Archives of Transport
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol.15, iss.3
• Strony: 17--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Cieślik J.

• University of Mining and Metallurgy, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Ahmida K.M., Pereira A.K.A., Arruda J.R.F.: Predicting the total structural intensity in beam structures using the spectral element method. Internoise, 1998, Vol. 2, p. 675-678.
• 2. Bendat J.S., Piersol A.G.: Random data. John Wiley, New York, 1986, 2nd edition.
• 3. Carniel X., Pascal J.C.: Characteristiques de propagation et measures du flux d'energie vibratoire dans les barres (Characteristics and measurements of the energy flow in beams) (in French). Proc. of the Second Inter. Congress on Acoustic Intensity, Senlis, 23-26 September 1985, p. 211-217.
• 4. Fuller R.C.: The effect of wall discontinuities on the propagation of flexural waves in cylindrical shells. Journal of Sound and Vibration, 1981 (75), p. 207-228.
• 5. Gavric L.: Computation of structural intensity in thin-walled structures using FEM techniques and modal approach. Proc. of StruCoMe. Paris, 20-20 November 1990, p. 230-239.
• 6. Gavric L.: Influence de modifications locales sur le flux d'energie dans les structures a paroi mince (Influence of local modifications on energy flow in thin-walled structures). Universite de Technologie de Compiegne, Compiegne. Ph.D. Thesis, 1991.
• 7. Gavric L., Pavic G.: Computation of structural intensity in beam-plate structures by numerical modal analysis using FEM. Proc. of the Third Inter. Conf. on Intensity Techniques, Senlis, 27-29 August 1990, p. 207-214.
• 8. Gavric L.: Computation of structural intensity for a wide band excitation using normal mode approach. Proc. of The 17th Inter. Sem. on Modal Analysis, 1992, Vol. 3, p. 193-206.
• 9. Gavric L., Pavic G.: A finite element method for computation of structural intensity by normal mode approach. Journal of Sound and Vibration, 1993, Vol. 164 (1), p. 29-43.
• 10. Gavric L.: Evaluation of structural intensity in assembled structures by modal approach. Internoise, 1997, Vol. 2, p. 675-678.
• 11. Gavric L., Carlsson U., Feng L.: Measurement of structural intensity using a normal mode approach. Journal of Sound and Vibration, 1997, Vol. 206 (1), p. 87-102.
• 12. Koike Y., Aramaki C., Nakamura K., Ueha S.: FEM aided structural intensity measurement method and its application to thick bodies. Internoise, 1998, Vol. 3, p. 1505-1508.
• 13. Noiseux D.U.: Measurement of power flow in uniform beams and plates. Journal of Acoustical Society of America, 1970 (47), p. 238-247.
• 14. Pavic G.: Measurement of structure borne wave intensity. Part I: Formulation of the methods. Journal of Sound and Vibration, 1976 (49), p. 221-230.
• 15. Pavic G.: Energy flow induced by structural vibrations of elastic bodies. Proc. of the Third Inter. Conf. on Intensity Techniques, Senlis, 27-29 August 1990, p. 21-28.
• 16. Pavic G.: Vibroacoustical energy flow through straight pipes. Journal of Sound and Vibration, 1992 (154), p. 411-429.
• 17. Rasmussen P., Rasmussen G.: Intensity measurements in structures. Proc. of the 11th Inter. Congress on Acoustics, Paris, 1983, p. 231-234.
• 18. Romano A.J., Williams E.G., Russo K.L., Schuette L.C.: On the instantaneous structural intensity in a thin cylindrical Shell. Internoise, 1992, Vol. 139 (10), p. 521.
• 19. Schwenk A.E., Sommerfeldt S.D., Hayek S.I.: Adaptive control of structural intensity associated with bending waves in a beam. Journal of the Acoustical Society of America, 1994, Vol. 96 (5), p. 2826.
• 20. Troshin A.G., Sanderson M.A.: Structural energy flow propagation in a T-shaped beam an evaluation of an intensity and a component mobility approach. Acustica, 1997, Vol. 83 (3), p. 489-505.
• 21. Williams E.G.: Structural intensity in thin cylindrical shells. Journal of the Acoustical Society of America, 1991, Vol. 86 (1), p. 1615-1622.
• 22. Verheij J.W.: Cross-spectral density methods for measuring structure borne power flow on beams and pipes. Journal of Sound and Vibration, 1976, Vol. (70), p. 133-138.