ABAQUS聲學的案例
ABAQUS聲學問題文檔
ABAQUS聲學問題.pdf
利用ABAQUS聲學建模問題.pdf
剛找到的兩個文檔，還不錯，分享給大家~
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列42： 聲學分析(1)-有限元
（2）對聲學，將聲學弱方程近似為有限元方程后得到
令權重函數采用同樣的形函數插值
代入上式得到
由于是任意的，所以得到
其中
和P僅包括未知量節點聲壓Pi，上式即是一個只包括Pi的代數方程組。
最后再聊一下聲學邊界情況，由聲學邊界條件：
同時，Abaqus和iSolver的聲學原始方程整體都除了一個，這樣邊界就只有加速度了。即聲學邊界上的載荷可以由從邊界指向聲場內部的法向加速度（inward volume acceleration）確定，所以在Abaqus或者iSolver中，都采用了該法向加速度作為聲學分析的邊界載荷。
2.4 基于iSolver結構流程的聲學有限元分析實現
一般情況聲學方程都是線性代數方程組，不需要迭代就可以求出，但因為iSolver求解器已有增量迭代法的結構求解流程，我們程序實現中還是按迭代來求解，這樣我們只要加入了聲學單元，同時求解聲學單元的剛度陣、質量陣及非平衡力，只不過一次迭代就收斂結束了。
為和Abaqus的聲學方程一致，在iSolver實際程序代碼中，我們是將原始方程*負號，表示為：
1.5 聲學有限元的卡車噪聲模型驗證
1.5.1 模型介紹
該模型分析卡車受到地面對輪胎的激勵導致的噪聲分析。該模型從鄭鈞Adam老師的Abaqus線性動力&噪音分析詳解(理論及實作) Abaqus 線性 動 力 & 噪音分析詳解 ( 理論及實作 ) 視頻教程 _ 培訓課程 - 技術鄰 (jishulink.com) 下載獲得。
由于卡車為對稱模型，所以只用建一半模型，聲音到了對稱面將全反射，但和結構分析不同，聲學有限元邊界默認全反射，所以在此對稱面無需任何額外設置。腔體內為空氣材料，全域劃分為四面體聲學網格，供11681個單元。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列44：聲學分析（3）-濕模態
我們關注CAE中的結構有限元，所以主要選擇了商用結構有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內部實現方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數學上其實并不嚴謹，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。iSolver包括完整的前后處理和有限元求解器，功能如下，有興趣可直接在下面網址下載：
百度網盤鏈接: https://pan.baidu.com/s/10d6jHdZ01SBY2JxiS6bffw 提取碼: 6fdf
2 聲學分析
Abaqus雖然是結構計算軟件，但如今隨著系統的復雜，結構與其它物理場的耦合也越來越頻繁，因此，Abaqus也將自己的計算能力往其它物理場擴展，其中，熱學、聲學、流體和電磁學等都是Abaqus多物理場的擴展的典型應用。熱學主要計算熱膨脹時結構應力的變化和熱傳導等現象，本身和結構關系密切，所以Nastran、Abaqus等結構軟件都會包括熱分析功能；流體由于達索已經收購了業界兩款最好的基于最近大熱的LBM粒子算法的商業軟件PowerFlow和Xflow，可能處于產品線的發展考慮，把基于有限元方法的Abaqus/CFD模塊直接停止開發了，但保留了Abaqus中的CEL模塊，專門處理流固耦合問題；而聲學模塊主要處理聲腔內的模態分析和聲傳播問題；電磁模塊至今不涉及，在此不討論了。這幾個多物理場的擴展每一項都需要單獨的其它物理場的專業知識和結構專業的融合，也許大家都和我們一樣只熟悉結構的算法，對陌生的其它專業總覺得非常難，但其實靜下心來系統學習一下，其它專業的內容并不是想象的那么困難，結構有限元學好了，其它專業都是一通百通的。譬如下面的聲學有限元理論公式我們就可以完全按照結構有限元的流程推導。
展開 Abaqus聲學分析
網格劃分
首先要確保把單元種類選為聲學單元如AC3D20，這里選用二次單元是經過一番比較的。使用不同單元類型與網格密度的結果（聲壓POR最大幅值）比較如下表：
從表中可以看出，二次單元的結果比較穩定，而一次單元的結果受網格密度的影響非常大，網格越密越接近二次單元的結果，但即使用50px的網格，仍有較大誤差，因此實際工程計算中最好采用二次單元。本問題求解頻率300Hz，也就是波長約1m，這樣當單元尺寸為125px即波長的1/20時，計算結果的精度就比較理想了。
9. 結果后處理
首先必須注意某些結果量只有幅值才有意義，比如聲壓POR，計算結果是一個復數值，缺省的輸出是它的實部，沒多大意義，應改成幅值輸出。
主要的輸出量如下：
POR，聲壓
GRADP，聲壓梯度
SPL，聲壓級
文中例子的計算結果如下
10. 討論
Abaqus具備了基本的聲學有限元分析能力，可以求解如下問題：
--求解固體流體區域的聲傳播問題，考慮聲吸收和聲耗散。
--可以求解聲固耦合問題，聲固界面容易創建，固體計算較為專業。
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文章來源：CAE之家
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Abaqus聲學分析實例分享
網格劃分
首先要確保把單元種類選為聲學單元如AC3D20，這里選用二次單元是經過一番比較的。使用不同單元類型與網格密度的結果（聲壓POR最大幅值）比較如下表：
從表中可以看出，二次單元的結果比較穩定，而一次單元的結果受網格密度的影響非常大，網格越密越接近二次單元的結果，但即使用50px的網格，仍有較大誤差，因此實際工程計算中最好采用二次單元。本問題求解頻率300Hz，也就是波長約1m，這樣當單元尺寸為125px即波長的1/20時，計算結果的精度就比較理想了。
8. 結果后處理
首先必須注意某些結果量只有幅值才有意義，比如聲壓POR，計算結果是一個復數值，缺省的輸出是它的實部，沒多大意義，應改成幅值輸出。
主要的輸出量如下：
POR，聲壓；
GRADP，聲壓梯度；
SPL，聲壓級。
上文中例子的計算結果如下：
9. 應用
Abaqus具備了基本的聲學有限元分析能力，可以求解如下問題：
固體流體區域的聲傳播問題，考慮聲吸收和聲耗散。
聲固耦合問題，聲固界面容易創建，固體計算較為專業。
來源：CAE技術資訊
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列43：聲學分析(2)-邊界元
我們關注CAE中的結構有限元，所以主要選擇了商用結構有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內部實現方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數學上其實并不嚴謹，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。
通用結構有限元CAE軟件iSolver操作視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==第43篇：聲學分析==
Abaqus雖然是結構計算軟件，但如今隨著系統的復雜，結構與其它物理場的耦合也越來越頻繁，因此，Abaqus也將自己的計算能力往其它物理場擴展，其中，熱學、聲學、流體和電磁學等都是Abaqus多物理場的擴展的典型應用。熱學主要計算熱膨脹時結構應力的變化和熱傳導等現象，本身和結構關系密切，所以Nastran、Abaqus等結構軟件都會包括熱分析功能；流體由于達索已經收購了業界兩款最好的基于最近大熱的LBM粒子算法的商業軟件PowerFlow和Xflow，可能處于產品線的發展考慮，把基于有限元方法的Abaqus/CFD模塊直接停止開發了，但保留了Abaqus中的CEL模塊，專門處理流固耦合問題；而聲學模塊主要處理聲腔內的模態分析和聲傳播問題；電磁模塊至今不涉及，在此不討論了。這幾個多物理場的擴展每一項都需要單獨的其它物理場的專業知識和結構專業的融合，也許大家都和我們一樣只熟悉結構的算法，對陌生的其它專業總覺得非常難，但其實靜下心來系統學習一下，其它專業的內容并不是想象的那么困難，結構有限元學好了，其它專業都是一通百通的。譬如下面的聲學有限元理論公式我們就可以完全按照結構有限元的流程推導。
展開 最新項目需求丨在線派單，先到先得！
點擊鏈接搶單：https://www.yqgqt.org.cn/requirement/detail/8281
項目五：
預算范圍：3000-5000搶單中
發布時間：2023-02-28
工期：3.10號
使用的軟件： abaqus中UEL單元開發
需求描述：
abaqus uel子結構實現混凝土水管冷卻溫度場計算，程序功能包括子結構的凝聚、水溫迭代計算等
點擊鏈接搶單：https://www.yqgqt.org.cn/requirement/detail/8284
項目六：
預算范圍：100搶單中
發布時間：2023-02-27
使用的軟件： ansys
需求描述：
*CONSTRAINED_BEAM_IN_SOLID模型怎么施加粘結滑移關系
點擊鏈接搶單：https://www.yqgqt.org.cn/requirement/detail/8279
項目七：
預算范圍：當面咨詢搶單中
發布時間：2023-02-26
工期：一天
使用的軟件： Abaqus聲學穩態動力學分析，聲固耦合
需求描述：
我有一個笛子的內部空氣柱模型，要求對笛子內部空氣柱進行諧振分析(不用直接法)，我不知道內部參數應該如何定義，主要目的一是得出諧振，二是希望可以告知子空間法以及模態法的載荷定義以及阻尼的相關設置。
點擊鏈接搶單：https://www.yqgqt.org.cn/requirement/detail/8274
項目八：
預算范圍：3000搶單中
發布時間：2023-02-26
工期：可探討
使用的軟件： Fluent
需求描述：
使用UDF實現顆粒擴散泳熱泳仿真，出不同粒徑粒子擴散泳沉積量隨時間變化的曲線圖。
展開 【iSolver案例分享59】 水下爆炸實驗常用結構-簡化船體梁的模態計算與對比（Abaqus、文獻）
本文參考了Zhou等人發表的論文[1]，利用Abaqus、iSolver軟件對其中的簡化船體梁結構進行了模態計算，主要對水下爆炸中備受關注的一階垂向模態結果（干、濕）進行了對比，以評估自主有限元軟件iSolver在計算精度、可靠性和便利性等方面的表現。
1 模型介紹
根據論文提供的信息，建立如下所示的簡化船體梁結構模型：長2.8米，寬0.3米，高0.08米，板厚0.003米。結構材料采用Q235。
2 干模態的計算與對比
干模態的計算中，在Abaqus和iSolver使用相同的設置。Q235的密度取7850 kg/m^3,楊氏模量取2.1e11 Pa，泊松比取0.3。結構有3700個S4R單元。具體如下圖所示。
結果對比如下所示：
3 濕模態的計算與對比
濕模態的計算中，在Abaqus使用聲學單元建立水域，在iSolver直接使用軟件內置的施加虛擬流體質量設置（用戶手冊第4.14節）。結果對比如下所示：
4 結論
綜合上述對比，iSolver軟件計算結果分別在干、濕模態方面均與文獻結果、Abaqus計算結果展現出高度的吻合性，具有精度高、可靠性好的優點。且內置了施加虛擬流體質量的功能，對于船舶濕模態的計算更具有便利性，在不需要對水域進行建模的情況下，取得了比Abaqus更貼近實驗的結果，十分適合用于船舶行業的模態分析。
展開 無限元在Abaqus靜力分析中的應用
-02-
Abaqus中的無限元
2.1
單元分類
Abaqus針對平面應力/應變、三維應力以及軸對稱問題均提供了相應的無限元，對于Abaqus/Standard還可以使用帶有減縮積分的無限元。此外Abaqus還提供有聲學無限元。無限元在Abaqus單元庫中遵循如圖4所示的命名慣例。
圖4 Abaqus無限元命名慣例
例如，CIN3D8代表一個8節點線性實體無限元。
2.2
用于靜力分析的無限元的節點定義
由于無限元具有方向性，因此無限元的節點定義方式相比于常規單元有一些特殊的要求。在Abaqus中，無限元的節點編號順序必須使得無限元的第一個單元面（對于平面單元為第一個單元邊）能夠與常規單元的單元面（或單元邊）連接。例如，圖5給出了Abaqus提供的無限元及其節點定義。
（a）平面應力/應變無限元
（b）軸對稱無限元
（c）三維無限元
圖5 Abaqus提供的無限元
例如，對于圖5（a）中的4節點和5節點平面應力/應變無限元，只有4節點無限元的節點1和節點2構成的單元邊才能與常規平面應力/應變單元的單元邊連接；而在5節點無限元中，只有節點1、節點2以及中間節點5構成的單元邊才能與常規的二階平面應力/應變單元的單元邊連接。
此外，在顯式動力學分析中，無限元節點中不屬于第一個面的區域的處理方式與其他分析有所不同。在無限域的方向這些節點會遠離有限元網格。對于顯式分析，這些節點的位置是沒有意義的，并且在顯式動力學分析中不能將載荷和邊界條件賦予到這些節點上。但在通用靜力分析中，這些處于遠離有限元網格區域一側的節點在單元定義中同樣重要，并且能夠賦予載荷和邊界條件。因此如果無限域存在某些邊界條件，如對稱約束，則必須在無限元上也賦予相應的邊界條件。
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