聲固耦合模態(tài)
關(guān)注創(chuàng)建者：CAE追夢者 創(chuàng)建時(shí)間：2020-06-08
聲固耦合模態(tài)的視頻教程
Ansys workbench Harmonic Acoustics聲固耦合聲固諧響應(yīng)分析
采用ANSYS Workbench 2019版Harmonic Acoustics模塊計(jì)算了10-10000HZ的聲信號作用下的聲場、聲壓作用到結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變、變形與頻率的關(guān)系曲線。
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聲學(xué)仿真系列教程（持續(xù)更新中）
?所用仿真軟件：ABAQUS（結(jié)構(gòu)仿真），LMS virtual.lab（結(jié)構(gòu)及聲場仿真），CFX（流場仿真）等 ?仿真內(nèi)容： ①模態(tài)仿真：結(jié)構(gòu)模態(tài)，聲學(xué)模態(tài)，聲固耦合模態(tài) ②振動(dòng)噪聲仿真（包含結(jié)構(gòu)振動(dòng)仿真、聲振耦合仿真） ③氣動(dòng)噪聲仿真：偶極子源，四極子源（包含流場非定常仿真） ④風(fēng)扇噪聲仿真 ⑤其他（根據(jù)反饋情況）
￥200 3小時(shí)37分鐘 4029播放
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ABAQUS案例—ABAQUS中聲固耦合、聲輻射分析方法精講
ABAQUS中有一套完整的聲固耦合分析方法。本課程詳細(xì)講述了ABAQUS中的聲固耦合分析、聲輻射分析方法。噪聲輻射分析中，需要模擬附著在結(jié)構(gòu)上的外部空氣，而且它是向外無限延伸的，因此直接用聲學(xué)有限單元去模擬無限的空氣區(qū)域是不合理的。在Abaqus中可以通過兩種方式來模擬無限聲學(xué)介質(zhì)的影響：一,使用聲學(xué)無限單元；二，用阻抗邊界來模擬。
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聲固耦合模態(tài)的實(shí)例教程
看到技術(shù)鄰上很多人都在問聲固耦合模態(tài)怎么分析、控制卡片如何設(shè)置等。本案例主要給大家演示如何使用optistruct對流固耦合的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，以及了解聲腔對結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響。流固耦合法被廣泛地應(yīng)用于聲學(xué)和噪音控制領(lǐng)域，對空腔結(jié)構(gòu)（比如汽車車室）進(jìn)行流固耦合模態(tài)分析，可以了解到聲腔對結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響，為研究耦合系統(tǒng)的聲學(xué)特性提供可靠的理論參考。在我們汽車結(jié)構(gòu)振動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用相對較多的如油箱流固耦合、聲腔耦合分析等，通過進(jìn)行聲腔與鈑金耦合分析可以了解車身結(jié)構(gòu)件的振動(dòng)特性及靈敏度。模擬流體對結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性影響的分析方法有很多種，如流固耦合法、虛擬質(zhì)量法等。
聲固耦合模態(tài)分析結(jié)果動(dòng)畫
技術(shù)鄰網(wǎng)友求助
聲腔、結(jié)構(gòu)、聲固耦合模態(tài)分析頻率結(jié)果
聲腔模態(tài)頻率
結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率
聲固耦合模態(tài)頻率
本案例模型見收費(fèi)內(nèi)容部分，凡購買本案例的朋友，結(jié)合附件中的模型及相關(guān)操作說明在仿真操作上還有什么疑問可互相交流。
展開 01
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聲固耦合
當(dāng)一個(gè)振動(dòng)的結(jié)構(gòu)體驅(qū)動(dòng)了傳遞聲壓波的氣體或液體（流體）時(shí)，就會(huì)有聲音產(chǎn)生。振動(dòng)著的物體可以是板、膜或固體。流體介質(zhì)中的壓力波也會(huì)在固體中產(chǎn)生振動(dòng)。這個(gè)過程也被稱為聲-結(jié)構(gòu)相互作用。這個(gè)相互作用是雙向的。
對“聲-結(jié)構(gòu)相互作用”的研究涉及到兩個(gè)不同領(lǐng)域的物理學(xué)分支的相互結(jié)合：聲學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)。在某些情況下，流體中的聲壓波和固體的振動(dòng)都強(qiáng)到足以發(fā)生顯著的相互影響，從而產(chǎn)生雙向的耦合。
在聲固耦合邊界
固體沿著交界面法向的加速度作用于流體
聲壓以法向單位面積載荷作用于固體
02
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雙向聲固耦合
揚(yáng)聲器中，音圈的上下移使揚(yáng)聲器的振膜發(fā)生振動(dòng)。這會(huì)使周圍的空氣產(chǎn)生壓力變化，并產(chǎn)生能讓人聽到的聲音信號。揚(yáng)聲器振膜周圍的空氣也會(huì)影響圓錐體本身的運(yùn)動(dòng)；其中的一個(gè)例子就是所謂的“附加質(zhì)量”。
揚(yáng)聲器空氣隨動(dòng)質(zhì)量計(jì)算
在揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中，就必須要考慮到這些影響。
從上一節(jié)聲固耦合圖示中，可以清楚的知道聲固耦合原理。那么我們可以自己動(dòng)手進(jìn)行雙向聲固耦合。
以Comsol自帶的揚(yáng)聲器模型為例進(jìn)行說明。聲固耦合在單獨(dú)的多物理場耦合模塊中設(shè)置。如下圖所示。
既然進(jìn)行手動(dòng)耦合，那么先刪除這個(gè)聲結(jié)構(gòu)邊界。然后在聲場中定義法向加速度邊界，在到固體力學(xué)中加載邊界的聲壓。
和軟件自動(dòng)耦合結(jié)果對比，結(jié)果是完全一致的。只存在非常微小的數(shù)值計(jì)算誤差。
03
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拓展
手動(dòng)聲固耦合除了加深對軟件計(jì)算背后的原理的理解之外，還有一個(gè)額外的好處。當(dāng)可以認(rèn)為聲場對固體振動(dòng)影響很小時(shí)，可以手動(dòng)進(jìn)行單向的固體到聲場的耦合。
展開 本案例（附件中inp）講述了ABAQUS中的聲固耦合分析、聲輻射分析方法。ABAQUS中有一套完整的聲固耦合分析方法。
噪聲輻射分析中，需要模擬附著在結(jié)構(gòu)上的外部空氣，而且它是向外無限延伸的，因此直接用聲學(xué)有限單元去模擬無限的空氣區(qū)域是不合理的。在Abaqus中可以通過兩種方式來模擬無限聲學(xué)介質(zhì)的影響：一,使用聲學(xué)無限單元；二，用阻抗邊界來模擬。
在對外部的噪聲輻射問題進(jìn)行仿真分析時(shí)，無限單元法的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。無限單元可以直接在結(jié)構(gòu)上定義，或者也可以在聲學(xué)有限單元區(qū)域的終面上定義。
對于邊界阻抗技術(shù)，實(shí)質(zhì)上屬于無反射邊界條件。然而當(dāng)用此來模擬結(jié)構(gòu)外部的區(qū)域時(shí)，結(jié)構(gòu)與輻射表面的距離必須足夠大（通常取聲波波長的1/3）。
聲學(xué)無限單元計(jì)算公式與聲輻射阻抗邊界的計(jì)算有幾個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別：無限單元采用更高階的差值函數(shù)，而聲輻射邊界則采用一階差值函數(shù)。雖然無限元計(jì)算每個(gè)單元的花費(fèi)更高，但是無限單元的要比阻抗邊界精確很多，因此通過減小無限元的單元規(guī)模，從而可以大大的降低結(jié)構(gòu)總的計(jì)算時(shí)間；本案例即是講解無限元單元法在模擬噪聲分析中的應(yīng)用。
展開 摘要
針對現(xiàn)有簡單模型對水下實(shí)際目標(biāo)的仿真逼真度較差的情況, 利用COMSOL聲固耦合算法以及完全匹配層對二維潛艇簡單模型受激勵(lì)后的散射聲場進(jìn)行了數(shù)值仿真分析。利用ANSYS有限元分析軟件對相同簡化模型進(jìn)行計(jì)算對比, 計(jì)算結(jié)果基本吻合, 驗(yàn)證了COMSOL在計(jì)算大型目標(biāo)散射聲場時(shí)的有效性。最后以某型潛艇結(jié)構(gòu)為原型構(gòu)建了內(nèi)部艙室結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)材料屬性, 提高了模型相對于實(shí)際目標(biāo)的逼真度, 仿真了受激勵(lì)后的再輻射聲場。其結(jié)果可對水下主動(dòng)探測裝備發(fā)展提供參考。
水下目標(biāo)聲散射可看作目標(biāo)受激勵(lì)后的再輻射過程。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展, 有條件對水下目標(biāo)散射聲場進(jìn)而對主動(dòng)聲吶回波信號進(jìn)行較為精確的數(shù)值仿真, 避免了頻繁進(jìn)行海試試驗(yàn), 節(jié)省了大量的人力物力[1]。通過相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn), 國內(nèi)對于水下結(jié)構(gòu)的散射聲場數(shù)值仿真大都采用有限元與邊界元相結(jié)合的方法, 并在工程應(yīng)用方面取得了良好的結(jié)果[2], 但只是針對簡單模型進(jìn)行仿真。近年來, 有學(xué)者利用新型多物理場耦合分析軟件COMSOL Multiphysics進(jìn)行了簡單形狀模型以及小型加肋殼體模型的嘗試[3]。初步驗(yàn)證了利用該軟件計(jì)算目標(biāo)散射聲場的可行性, 但未見更復(fù)雜模型的仿真報(bào)道。而更加真實(shí)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)建模在仿真應(yīng)用中又是不可忽略的, 因此文中借助COMSOL軟件對復(fù)雜潛艇艙室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了聲固耦合數(shù)值仿真分析, 為提高主動(dòng)聲吶回波信號仿真逼真度提供了有效借鑒。
展開 單一的CFD計(jì)算已經(jīng)不滿足現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)跨介質(zhì)計(jì)算需求，工程上更多關(guān)注結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中的變形問題。因此，以平頭圓柱體為例，本案例運(yùn)用STAR-CCM+&abaqus對圓柱體入水100m/s過程進(jìn)行模擬，得到了結(jié)構(gòu)入水過程中周圍流場和自身響應(yīng)變化。
適用領(lǐng)域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結(jié)構(gòu)物漂浮等領(lǐng)域。ST
聲固耦合模態(tài)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
聲固耦合模態(tài)的最新內(nèi)容
單一的CFD計(jì)算已經(jīng)不滿足現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)跨介質(zhì)計(jì)算需求，工程上更多關(guān)注結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中的變形問題。因此，以平頭圓柱體為例，本案例運(yùn)用STAR-CCM+&abaqus對圓柱體入水100m/s過程進(jìn)行模擬，得到了結(jié)構(gòu)入水過程中周圍流場和自身響應(yīng)變化。
適用領(lǐng)域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結(jié)構(gòu)物漂浮等領(lǐng)域。ST
作者: 周 燁, 溫 瑋, 韓建輝, 楊日杰
單位：海軍航空大學(xué) 戰(zhàn)勤學(xué)院, 山東 煙臺(tái), 264001
基金項(xiàng)目: 山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助(2016CYJS02A01).
摘要
針對現(xiàn)有簡單模型對水下實(shí)際目標(biāo)的仿真逼真度較差的情況
空調(diào)管路模態(tài)分析（干模態(tài)、濕模態(tài)及單向流固耦合）
1、引言
空調(diào)管路中，特別是吸、排氣管及回油管，由于其與壓縮機(jī)（振動(dòng)源）直連，在運(yùn)行過程中振動(dòng)響應(yīng)較大，為避免振動(dòng)過大導(dǎo)致管路開裂、壽命縮短等一系列問題，有必要對管路進(jìn)行模態(tài)分析，避免管路共振頻率與壓縮機(jī)運(yùn)行頻率接近產(chǎn)生共振效應(yīng)。
常見的管路模態(tài)分析未考慮流體效應(yīng)（冷媒）對管路結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的影響，因此，本文利用干模態(tài)
一.流固耦合面臨的挑戰(zhàn)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高度專業(yè)化。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，不確定性越高，設(shè)計(jì)就會(huì)越保守。要開發(fā)安全產(chǎn)品又不過于保守就要消除這種不確定性，因此有必要準(zhǔn)確地知道結(jié)構(gòu)在工作中負(fù)載對它起到的作用，流固耦合是精確預(yù)測流動(dòng)載荷的關(guān)鍵技術(shù)。比如著名的塔科馬海峽大橋，設(shè)計(jì)師兼顧了觀賞性和建造成本，但微風(fēng)就能引氣橋面劇烈晃動(dòng)，最終僅建成四個(gè)月就被摧毀，這是典型的流固耦合問題。
結(jié)構(gòu)的輕量化趨勢
濕模態(tài)的概念
通常我們所說的結(jié)構(gòu)模態(tài)，都是在真空中的結(jié)構(gòu)模態(tài)，不考慮周圍流體的影響下的模態(tài)，這種模態(tài)可以稱為“干模態(tài)”，即不受流體影響的模態(tài)。
而實(shí)際中，我們通常計(jì)算的結(jié)構(gòu)都是被流體“包圍”著，例如在空氣中行駛的汽車，周圍被空氣包圍著，在水中行駛的船，周圍被水包圍著，或者部分被水包圍著。
在不考慮車身周圍的空氣的影響下，我們計(jì)算的車身模態(tài)都是干模態(tài)，因?yàn)榭諝獾拿芏缺容^小
使用nastran進(jìn)行流固耦合復(fù)模態(tài)計(jì)算
我們大部分時(shí)候計(jì)算的結(jié)構(gòu)正則模態(tài)，但我們經(jīng)常會(huì)遇到如下情況，使用正則模態(tài)計(jì)算則存在部分誤差。一個(gè)是結(jié)構(gòu)存在大阻尼或者存在摩擦?xí)r，例如旋轉(zhuǎn)部件的制動(dòng)盤等等；一個(gè)是結(jié)構(gòu)存在流固耦合問題例如風(fēng)扇或者的旋轉(zhuǎn)與流體耦合或者存在空腔例如油箱等密閉空間時(shí)可能存在復(fù)模態(tài)。如果從具體的理論定義上來看，則是一個(gè)相位的問題，大家有時(shí)間可以去翻翻理論書。
本文介紹使用nastran
濕模態(tài)的概念
通常我們所說的結(jié)構(gòu)模態(tài)，都是在真空中的結(jié)構(gòu)模態(tài)，不考慮周圍流體的影響下的模態(tài)，這種模態(tài)可以稱為“干模態(tài)”，即不受流體影響的模態(tài)。
而實(shí)際中，我們通常計(jì)算的結(jié)構(gòu)都是被流體“包圍”著，例如在空氣中行駛的汽車，周圍被空氣包圍著，在水中行駛的船，周圍被水包圍著，或者部分被水包圍著。
在不考慮車身周圍的空氣的影響下
人懶，不想擼視頻，寫了分析教程PPT，準(zhǔn)備了例子文件及計(jì)算結(jié)果，可自行查看。
汽車燃油箱（油箱+油液）濕模態(tài)分析.pptx（教程）
fuel_demo.rar（包含.fem以及.h3d）
不懂可以問
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一、前處理
用Nastran計(jì)算結(jié)構(gòu)的模態(tài)并輸出OP2文件(即在analysis里選擇Normal modes ,選擇solution type——result output Format——將op2 勾選上) 讓后進(jìn)行分析就能得到op2文件了
打開LMS Virtual.Lab，進(jìn)入start ——acoustics——acoustics Harmonic BEM模塊，F(xiàn)ile——import
