【經(jīng)驗分享】用Abaqus模擬出吉他聲音?


前言

【經(jīng)驗分享】用Abaqus模擬出吉他聲音?的圖1   

入行CAE很久了,我斗膽來談談這方面的學習經(jīng)驗吧,因為總有朋友留言問起,今天我來回應一下。由于工作原因我也接觸過不少別的軟件,但用的不多,不便多說,今天的經(jīng)驗就只是Abaqus方面的,希望對一些正在學習這個軟件的朋友們有所幫助。

大概15年開始,出于興趣,我在工作之余做了一些有意思的Abaqus仿真,后來一位好友到十部出差,看到之后建議我發(fā)個公眾號,我覺得這個主意不錯就發(fā)了,有幸通過這個媒介認識了一些業(yè)內(nèi)前輩和朋友們。

由于工作性質(zhì),上班做的軍工產(chǎn)品仿真絕對不能公開,不過事實證明,發(fā)一些其他類型的案例也是有用的,因為原理相通,搞定一個可以舉一反三,應用到自己的工作中去。幾年來,還是有不少人從我提供的模型和建模方法中得到了幫助,這一點讓我覺得這樣做是有價值的。

要說Abaqus學習經(jīng)驗的話,我愿意從以下3個方面來講:入門筑基發(fā)揮



 

向前輩學習

【經(jīng)驗分享】用Abaqus模擬出吉他聲音?的圖2  


我記得研究生階段第一次去教研室,于老師安排師兄為我們幾個新生講Patran,雖然是一個小算例,但是對于新手來說是非常重要的,因為學習任何一項技能,不會總是有人能手把手帶你入門的,這樣的機會很少,很幸運參加工作之后我也能有這樣的機會,十部的師兄領(lǐng)導也教我學會很多Abaqus技能。

在Simwe仿真論壇/技術(shù)鄰上也有很多非常優(yōu)秀的仿真專家、前輩,有時一個燒腦的概念想不明白了,搜一下就有一針見血的回答,運氣好的話還有大佬提供的模型可以下載學習。

就我個人而言,因為公眾號這個平臺,也結(jié)識了以前只在論壇上聽說過的大神、Abaqus暢銷書作者以及達索系統(tǒng)的一些前輩和朋友們,他們也給過我很多學習的機會和便利,在此我深表感謝。



 

多看幫助文檔

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所謂“師傅領(lǐng)進門,修行在個人”,如何修行筑基?我的建議是一定要多看幫助文檔,一些新手聽見讓看幫助文檔就很煩,但我負責任的告訴你,這是學好Abaqus永遠繞不開的話題,因為究極Abaqus主要應用,無非是把你的想法通過一定的手段,轉(zhuǎn)換成inp文件中的關(guān)鍵字與數(shù)據(jù)行,具體怎么轉(zhuǎn)換全部都寫在幫助文檔里了。

Abaqus有哪些關(guān)鍵字?格式如何?什么情況下能夠使用?幫助文檔里寫的清清楚楚、明明白白,并附有實例文件供下載,對于Abaqus學習來說,這就是一個大寶藏。

建議按下圖的官方指示使用幫助文檔,入門時學習一下Getting Started,這部分有Step By Step的建模教學,并教你如何運行和查看計算結(jié)果,接下來可以借助提供的案例模型,探索使用界面和編輯關(guān)鍵字兩種手段涉及到的建模技術(shù),有了一定基礎(chǔ)便可嘗試拓展至前后處理或求解層面的二次開發(fā)。

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Abaqus幫助文檔使用方式簡介

Abaqus的幫助文檔具有非常強大的搜索和inp抓取功能,它還是多維度的說明書,一個關(guān)鍵應用,會從理論分析技術(shù)(建模、求解控制、單元、接觸、約束等)案例模型(例題、基準、驗證)關(guān)鍵字格式乃至二次開發(fā)接口等幾個方面進行詳細說明,用戶可以通過超鏈接瞬間跳轉(zhuǎn)到另一個維度,最重要的是目前它是免費的,不管你有沒有License都可以瀏覽在線版幫助文檔。由于其較強的學術(shù)性,很多高校都開放了這個門戶,網(wǎng)上一搜就有很多在線版可用,比如abaqus-docs.mit.edu,而官方的在線幫助文檔只需注冊一個達索3DEXPERIENCE ID就能瀏覽。要知道早期的幫助文檔是收費的!而且價格不菲,下面是通過網(wǎng)站時光機(Wayback Machine)穿越到HKS公司1997年的網(wǎng)頁,可以看到ABAQUS 5.6版幫助文檔的報價明細,美國境外購買全套是1502美元,按當時的匯率就是12451人民幣,97年啊朋友們,是不是很貴?

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早期的Abaqus幫助文檔價格



 

興趣的力量

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在興趣的加持下,人可以變得專注,一旦專注起來,很多困難會迎刃而解。我做的很多仿真實際上就是始于興趣,再結(jié)合自己經(jīng)驗和知識進行的發(fā)揮。搞仿真之前,我的興趣是物理,因為中學讀了一本書,作者講述愛因斯坦一生的同時,在書中夾帶的關(guān)于宇宙時空的想象,差點使我走火入魔,當時看完后非常興奮,立志要當物理學家,專門畫了一幅愛因斯坦的肖像貼在臥室,表達崇敬,直到高二時還滿腦子都是光速、時間機器,專門讓我哥幫忙從北京王府井書店買了另外三本書:《自然哲學的數(shù)學原理》、《狹義與廣義相對論淺說》,《微積分教程》,上課時偷偷地看。

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年少時的做過夢

中二的物理學家幻想之毒,能持續(xù)很久,大學時人家抱起吉他在想如何把妹,我抱起來在疑惑吉他指板上的品格長度為什么會越來越短?然后就假裝自己是物理學家推導了一下品格長度和泛音點,計算結(jié)果和我實際測量的是一樣的!這個過程給我?guī)硪环N無法言喻的奇妙樂趣。

后來這種樂趣轉(zhuǎn)移到了Abaqus建模上了,比如用有限元計算出吉他的振動,再轉(zhuǎn)換成聲音。下面這個工況是空弦琶音,和之前那篇Abaqus模擬歐拉盤的聲音不同之處是,這次沒有用那個Python腳本,因為經(jīng)過多次確認我發(fā)現(xiàn)它沒考慮音高,最后用媳婦寫的MATLAB程序轉(zhuǎn)的,通過校音器和別的音頻軟件測了一下轉(zhuǎn)換的聲音,和吉他標準調(diào)弦音(EADGBE)是完全一致的,如果你有絕對音感,那打開下面的視頻鏈接聽一下就知道了:


Abaqus模擬出的吉他聲音

吉他是全尺寸建模:考慮了音梁、弦枕、琴徑內(nèi)的拉力鋼筋、琴弦直徑等細節(jié),并且弦的預緊力是嚴格按照標準調(diào)弦的拉力計算的,只是這個模型里沒考慮聲學單元,提取的數(shù)據(jù)是琴頭的振動響應,所以音色非常單薄,沒有聲腔的共鳴效果,這些工作去年的一月份就完成了,一直沒跟大家分享就是覺得還不完美。下一步我的想法是把聲場加進去,提取聲壓數(shù)據(jù)做出逼真的吉他聲。其實已經(jīng)初步做一個聲固耦合模型了,但是聲音有點詭異,跟恐怖片背景音一樣,有點嚇人,就先不放出來了,我再找找問題吧。

我做的可以公開的模型還有很多,目前發(fā)到公眾號里的不到30%,我也想多發(fā)一些,一方面不有時間給大家分享,另一方面我看到有少數(shù)人拿我提供的模型肆意交易,也慢慢的失去動力了,哎,我看我還是調(diào)整一下心態(tài)吧,盡量不那么小氣。

【經(jīng)驗分享】用Abaqus模擬出吉他聲音?的圖8

一些別的模型

話說回來,我也不會因少數(shù)人忘了創(chuàng)辦這個公眾號的初心,下期我會給大家分享一下如何來實現(xiàn)一個工程應用:產(chǎn)品包裝袋填充-切割一體化生產(chǎn)線模擬。

【經(jīng)驗分享】用Abaqus模擬出吉他聲音?的圖9

產(chǎn)品包裝袋填充-切割一體化生產(chǎn)線

另外,我之前承諾要錄制的Abaqus免費基礎(chǔ)課視頻已經(jīng)上線,7月7號的時候已經(jīng)在技術(shù)鄰發(fā)帖,但視頻播放出了點問題,目前已經(jīng)可以看了~想入門Abaqus或夯實Abaqus基礎(chǔ)的可以點擊傳送門直接跳轉(zhuǎn)→基礎(chǔ)課

【經(jīng)驗分享】用Abaqus模擬出吉他聲音?的圖10

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