In vibro-acoustic analysis, the commercial CAE tools, such as SYSNOISE, is usually used to take into account of the coupled effects of fluid acoustics and structural vibration. The acoustic field can be solved by either FEM or BEM, while the vibration field is usually solved by FEM. The interior or exterior acoustic problems with the coupled effects of the structural boundary could be solved by the commercial tools. The commercial tools, however, could not solve the problems in case that both the interior and exterior acoustic field is coupled with the structural boundary. In this paper, a realistic method based on FEM/BEM coupling scheme is presented to analyze the acoustic radiation from the internal source in a chamber to external acoustic field through elastic structural boundary. Several numerical examples are implemented to validate the developed program.
Leydecker, Florian;Maischak, Matthias;Stephan, Ernst P.;Teltscher, Matthias
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제17권3호
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pp.139-170
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2013
We extend a p-hierarchical decomposition of the second degree finite element space of N$\acute{e}$d$\acute{e}$lec for tetrahedral meshes in three dimensions given in [1] to meshes with hexahedral elements, and derive p-hierarchical decompositions of the second degree finite element space of Raviart-Thomas in two dimensions for triangular and quadrilateral meshes. After having proved stability of these subspace decompositions and requiring certain saturation assumptions to hold, we construct a local a posteriori error estimator for fem and bem coupling of a time-harmonic electromagnetic eddy current problem in $\mathbb{R}^3$. We perform some numerical tests to underline reliability and efficiency of the estimator and test its usefulness in an adaptive refinement scheme.
This work presents a direct integration scheme, based on a fourth order finite difference approach, for elastodynamics. The proposed scheme was chosen as an alternative for attenuating the errors due to the use of the central difference method, mainly when the time-step length approaches the critical time-step. In addition to eliminating the spurious numerical oscillations, the fourth order finite difference scheme keeps the advantages of the central difference method: reduced computer storage and no requirement of factorisation of the effective stiffness matrix in the step-by-step solution. A study concerning the stability of the fourth order finite difference scheme is presented. The Finite Element Method and the Boundary Element Method are employed to solve elastodynamic problems. In order to verify the accuracy of the proposed scheme, two examples are presented and discussed at the end of this work.
일반적인 선형 탄성해석 경계 요소법이 초 고속 회전과 정상 열전도에 의한 열 탄성 효과가 고려된 문제에 적용되었다. 축대칭 경계 요소법 구성이 요약되었고, 등가 경계 적분 방정식의 물체력 핵 함수의 체적 적분 전환방법에 일반화된 내적과 벡터 연산법 개념이 도입되었다. 고차 경계 요소 적용을 위한 이산화 수치 해석법이 요약되었고, 소형 젯트 엔진(ADD 500)의 터어빈 로우터 디스크의 해석 결과가 유한 요소해와 비교되었다.
This paper considers a fully coupled 3D BEM-FEM analysis for the ship structural hydroelasticity problem in waves. Fluid flows and structural responses are analyzed by using a 3D Rankine panel method and a 3D finite element method, respectively. The two methods are fully coupled in the time domain using a fixed-point iteration scheme, and a relaxation scheme is applied for improve convergence. In order to validate the developed method, numerical tests are carried out for a barge model. The computed natural frequency, motion responses, and time histories of stress are compared with the results of the beam-based hydroelasticity program, WISH-FLEX, which was thoroughly validated in previous studies. This study extends to a real-ship application, particularly the springing analysis for a 6500 TEU containership. Based on this study, it is found that the present method provides reliable solutions to the ship hydroelasticity problems.
In this paper, the vibroacoustic responses of baffled laminated composite sandwich flat panel structure under the influence of harmonic excitation are studied numerically using a novel higher-order coupled finite-boundary element model. A numerical scheme for the vibrating plate has been developed in the frame work of the higher-order mid-plane kinematics and the eigen frequencies are obtained by employing suitable finite element steps. The acoustic responses are then computed by solving the Helmholtz wave equation using boundary element method coupled with the structural finite elements. The proposed scheme has been implemented via an own MATLAB base code to compute the desired responses. The validity of the present model is established from the conformance of the current natural frequencies and the radiated sound power with the available benchmark solutions. The model is further utilized to scrutinize the influence of core-to-face thickness ratio, modular ratio, lamination scheme and the support condition on the sound radiation characteristics of the vibrating sandwich flats panel. It can be concluded that the present scheme is not only accurate but also efficient and simple in providing solutions of the coupled vibroacoustic response of laminated composite sandwich plates.
Selected Papers of The Society of Naval Architects of Korea
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제2권1호
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pp.18-28
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1994
In the vibration analysis of submerged or floating bodies such as ships and offshore structures, the coupled system between fluid and structure should be considered using the compatibility conditions on the wetted surface. It is well known that the hydroelastic vibration analysis of structures in contact with fluid can be done by applying the finite element method(FEM) to structures and the boundary element method(BEM) to the fluid domain. However, such an approach is impractical due to the characteristics of the fully coupled added mass matrix of fluid on the entire wetted surface. To overcome this difficulty, an efficient approach based on a reanalysis scheme is proposed in this paper. The proposed method can be applied for cases of higher local modes and beam-like modes for which three-dimensional reduction factors are not known. The three dimensional reduction factors are not needled and thus the restrictions can be removed in the analyses of non-beam like modes or local vibration modes by considering fluid-structure interaction. The validity and calculation efficiency of the proposed method are proved through numerical examples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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