Análisis de energía dinámica
El análisis de energía dinámica (DEA) [1] es un método para modelar numéricamente el sonido y la vibración transmitidos por estructuras en estructuras complejas. Es aplicable en el rango de frecuencias medias a altas y, en este régimen, es computacionalmente más eficiente que los enfoques deterministas tradicionales (como los métodos de elementos finitos y elementos de contorno ). En comparación con los enfoques estadísticos convencionales, como el análisis estadístico de energía (SEA) , [2] DEA proporciona más detalles estructurales y es menos problemático con respecto a la división de subsistemas. El método DEA predice el flujo de energía de ondas vibratorias a través de estructuras complejas en términos de ecuaciones de transporte (lineales). Estas ecuaciones luego se discretizan y se resuelven en mallas.
Las simulaciones de las propiedades vibroacústicas de estructuras complejas (como coches, barcos, aviones,...) se llevan a cabo de forma rutinaria en varias etapas de diseño. Para frecuencias bajas, el método de elección establecido es el método de elementos finitos (FEM) . Pero el análisis de alta frecuencia con FEM requiere mallas muy finas de la estructura del cuerpo para capturar las longitudes de onda más cortas y, por lo tanto, es extremadamente costoso desde el punto de vista computacional. Además, la respuesta estructural a altas frecuencias es muy sensible a pequeñas variaciones en las propiedades del material, la geometría y las condiciones de contorno. Esto hace que la salida de un solo cálculo FEM sea menos confiable y hace que los promedios de conjunto sean necesarios, además de mejorar el costo computacional. Por lo tanto, a altas frecuencias, son preferibles otros métodos numéricos con mejor eficiencia computacional.
El análisis estadístico de energía (SEA) [2] ha sido desarrollado para tratar problemas de alta frecuencia y conduce a modelos relativamente pequeños y simples. Sin embargo, SEA se basa en un conjunto de suposiciones a menudo difíciles de verificar, que efectivamente requieren campos de onda difusos y cuasi-equilibrio de energía de onda dentro de subsistemas débilmente acoplados (y débilmente amortiguados).
Una alternativa a SEA es considerar el problema original de la onda vibratoria en el límite de alta frecuencia, lo que lleva a un modelo de trazado de rayos de las vibraciones estructurales. [nota 1] El seguimiento de rayos individuales a través de la reflexión múltiple no es computacionalmente factible debido a la proliferación de trayectorias. En cambio, un mejor enfoque es rastrear las densidades de los rayos propagados por un operador de transferencia. Esto forma la base del método de Análisis de Energía Dinámica (DEA) presentado en la referencia. [3]DEA puede verse como una mejora sobre SEA donde uno levanta el campo difusivo y la suposición de subsistema bien separado. Uno usa una densidad de energía que depende tanto de la posición como del impulso. DEA puede trabajar con mallas relativamente finas donde la energía puede fluir libremente entre celdas de malla vecinas. Esto permite una flexibilidad mucho mayor para los modelos utilizados por DEA en comparación con la restricción impuesta por SEA. No es necesario remodelar como para SEA ya que DEA puede usar mallas creadas para un análisis FE. Como resultado, DEA puede resolver detalles estructurales más finos que SEA.
