abaqus聲學(xué)邊界的案例
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列43：聲學(xué)分析(2)-邊界元
現(xiàn)階段我們只討論聲學(xué)物理場(chǎng)，由于聲學(xué)涉及的問題較多，我們僅限于和實(shí)際工作中用到的和結(jié)構(gòu)強(qiáng)相關(guān)的部分內(nèi)容，水平有限，同時(shí)對(duì)聲學(xué)理論等理解的也不夠透徹，可能有很多問題，大家有疑問也歡迎多討論。分幾篇文章來說明，本篇是聲學(xué)分析（2）-邊界元。
由于聲腔區(qū)域很多都是均勻的，這個(gè)區(qū)域很容易只要表達(dá)出邊界情況就能確定解，所以邊界元在聲學(xué)中經(jīng)常用到，iSolver僅僅聚焦有限元，對(duì)于聲學(xué)有限元，我們團(tuán)隊(duì)自己將結(jié)構(gòu)有限元改造，加入了基于有限元的聲學(xué)分析模塊，但對(duì)于聲學(xué)邊界元，我們沒有做實(shí)際的開發(fā)，也不打算在邊界元領(lǐng)域深耕，只是希望和其它團(tuán)隊(duì)合作在iSolver上二次開發(fā)，當(dāng)然，很多人連自主CAE軟件直接操作都懶得試一下，更不要說愿意投入大把時(shí)間基于自主CAE軟件二次開發(fā)，但只要有人有意愿在iSolver平臺(tái)上二次開發(fā)，我們都會(huì)鼎力支持，現(xiàn)在的iSolver平臺(tái)已完全支持基于python和C++的二次開發(fā)。另一個(gè)團(tuán)隊(duì)在iSolver前后處理平臺(tái)上二次開發(fā)完成聲學(xué)邊界元模塊，因?yàn)樯婕敖缑娴?em>邊界元整體流程和底層的數(shù)據(jù)接口、聲振耦合傳遞等，所以我們對(duì)聲學(xué)邊界元略有了解，但比起真正做邊界元的還是差很多，僅記錄下我們理解的邊界元公式和開發(fā)難點(diǎn)。
1.1 聲學(xué)邊界元方程推導(dǎo)
聲學(xué)邊界元的標(biāo)準(zhǔn)推導(dǎo)可以直接看理論的書，我們只懂有限元，所以照著邊界元的理論書盡量按上一篇有限元的強(qiáng)方程-->弱方程-->有限元近似的流程重新簡(jiǎn)要推導(dǎo)了一下。
1.1.1 強(qiáng)方程
聲學(xué)邊界元方程的推導(dǎo)最主要的是如何把一個(gè)體內(nèi)域V的計(jì)算直接轉(zhuǎn)為只要知道邊界上的物理量就行。
還是從Helmholtz聲學(xué)波動(dòng)方程出發(fā)。
展開 LMS Virtual.Lab聲學(xué)邊界元(BEM)與聲學(xué)有限元(FEM-AML)計(jì)算結(jié)果對(duì)比
論壇里的number5wei最近做了個(gè)對(duì)比計(jì)算，就是使用一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，進(jìn)行基于結(jié)構(gòu)模態(tài)的聲振耦合計(jì)算，分別使用聲學(xué)邊界元方法（BEM）與聲學(xué)有限元方法（FEM-AML）計(jì)算，然后查看兩種方法計(jì)算得到的板塊振動(dòng)位移幅值與場(chǎng)點(diǎn)聲壓級(jí)有何不同。針對(duì)number5wei的問題，我給大家做了一個(gè)對(duì)比算例，可以看出兩種方法計(jì)算出的結(jié)果是高度一致的！有興趣的朋友可以下載看一下，也對(duì)各種方法的靈活使用有幫助。另外，我個(gè)人感覺LMS Virtual.Lab有一個(gè)最大的好處，就是使用結(jié)構(gòu)樹，大家完全可以根據(jù)結(jié)構(gòu)樹，重現(xiàn)操作步驟。
計(jì)算模型示意圖：
2000Hz時(shí)結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移幅值云圖對(duì)比：
2000Hz時(shí)場(chǎng)點(diǎn)聲壓級(jí)對(duì)比：
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展開 聲學(xué)邊界元程序
共享一個(gè)二維常單元求解HELMHOLTZ方程的聲學(xué)邊界元程序，及數(shù)據(jù)文件，供大家參考
consT1-2EX.rar
duct.rar
自主仿真軟件PERA SIM體驗(yàn)-邊界元聲學(xué)
PERA SIM軟件包括草圖、零件、計(jì)算域、網(wǎng)格、屬性、任務(wù)、邊界條件、作業(yè)、結(jié)果共9個(gè)模塊。每個(gè)模塊獨(dú)特的功能區(qū)在幾何窗口左側(cè)。界面布局和Abaqus類似，但模塊的排列順序以及許多其他細(xì)節(jié)還是有較大差異的。
界面下方是基于Python 3.8的控制臺(tái)、信息窗口，還有右面兩個(gè)目前暫時(shí)是空白的窗口，分別是結(jié)果文件瀏覽器和數(shù)據(jù)視圖。界面允許自定義，不同的窗口也可以重排或是變成選項(xiàng)卡。
二、PERA SIM聲學(xué)案例
根據(jù)安世亞太官方的聲學(xué)產(chǎn)品介紹，PERA SIM Acoustics目前支持三維的聲學(xué)邊界元求解，可以實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算功能。
這里我們用一個(gè)最簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)算例，來演示一下PERA SIM聲學(xué)分析的功能和操作流程。
一個(gè)剛性球體放置于空氣中。在這個(gè)模型里，中間的球是聲學(xué)邊界元的邊界面；而周圍一圈圓環(huán)是聲場(chǎng)面。
展開 
如何利用邊界元方法進(jìn)行聲學(xué)建模
COMSOL Multiphysics? 軟件“聲學(xué)模塊”中的基于邊界元方法（boundary element method，簡(jiǎn)稱 BEM）建模物理場(chǎng)接口可以和基于有限元方法（finite element method，簡(jiǎn)稱 FEM）的接口無縫耦合，從而對(duì)聲-結(jié)構(gòu)相互作用等問題進(jìn)行建模。本文介紹了邊界元法的功能、案例與相關(guān)的后處理技巧。
基于邊界元方法進(jìn)行聲學(xué)建模優(yōu)勢(shì)
“聲學(xué)模塊”的壓力聲學(xué)，邊界元 接口提供了 BEM 功能。該接口適用于求解每個(gè)域內(nèi)的材料屬性均為恒定值的二維和三維聲學(xué)問題。通過采用復(fù)值材料屬性，用戶可以在流體模型中引入損耗。此外，邊界元接口還可以進(jìn)行散射場(chǎng)仿真，也就是說它能夠處理散射問題（見下圖）。借助新的邊界元法，用戶能夠求解以前不支持的問題類型，下文將進(jìn)行詳述。
球形散射體的經(jīng)典 BEM 基準(zhǔn)模型，圖片比較了模型結(jié)果與解析解。上圖顯示 500 Hz 頻率下兩個(gè)截面的聲壓級(jí)，下方的對(duì)比圖顯示了 1400 Hz 頻率下的散射場(chǎng)。圖片來自球形散射體：BEM 基準(zhǔn)教學(xué)模型。
將基于 BEM 和 FEM 的接口相互耦合是軟件的一項(xiàng)重要功能。例如，利用聲-結(jié)構(gòu)邊界 多物理場(chǎng)耦合將聲學(xué) BEM 接口與基于 FEM 的振動(dòng)結(jié)構(gòu)相互耦合；通過聲學(xué) BEM-FEM 邊界 多物理場(chǎng)耦合使 BEM 和 FEM 聲學(xué)域相結(jié)合。
出色的靈活性使得用戶可將 BEM 和 FEM 應(yīng)用到最合適的場(chǎng)景中，而且與 COMSOL Multiphysics 的所有其他物理場(chǎng)耦合一樣，所有操作均在一個(gè)用戶界面中完成。舉例來說，F(xiàn)EM 可以添加更通用的材料屬性，因此適合模擬振動(dòng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部域，比如封閉的空氣域；外部域則使用 BEM，因?yàn)樗m合對(duì)大型域和無限域建模。下圖中的揚(yáng)聲器模型采用了兩種方法。
展開 LMS Virtual.Lab 聲學(xué)視頻教程 第十五課 瞬態(tài)振動(dòng)與瞬態(tài)邊界元
在一些聲學(xué)問題中經(jīng)常會(huì)遇到瞬態(tài)求解問題，比如汽車關(guān)門聲研究、打高爾夫球聲學(xué)問題研究、碰撞聲學(xué)問題研究等等。這一課中，主要講解LMS Virtual.Lab中瞬態(tài)振動(dòng)結(jié)構(gòu)求解器的應(yīng)用以及瞬態(tài)聲學(xué)邊界元。LMS Virtual.Lab中的時(shí)域邊界元求解器是目前世界上唯一一款絕對(duì)收斂、可靠、并且經(jīng)過工程驗(yàn)證的求解器，擁有強(qiáng)大的時(shí)域聲學(xué)計(jì)算功能，另外，隨著結(jié)構(gòu)求解器Samcef以及NX Nastran的逐漸嵌入，使得LMS Virtual.Lab中也擁有了瞬態(tài)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)求解的能力，這樣用戶不依靠其它結(jié)構(gòu)有限元軟件，就可以在LMS Virtual.Lab完成瞬態(tài)振動(dòng)響應(yīng)求解、瞬態(tài)聲學(xué)求解這一完整過程。本課中主要講解了兩個(gè)內(nèi)容：
1、使用LMS Virtual.Lab中的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)有限元求解器進(jìn)行瞬態(tài)振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算。
2、通過瞬態(tài)結(jié)構(gòu)有限元求解器計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行瞬態(tài)聲學(xué)分析。
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展開 LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第十一課 邊界元聲振耦合計(jì)算
解聲學(xué)邊界元法進(jìn)行聲振耦合計(jì)算。在本課中使用一平面波激勵(lì)一圓柱結(jié)構(gòu)，然后利用聲振耦合計(jì)算場(chǎng)點(diǎn)聲壓分布、結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移等參數(shù)。本課講解之后，作為最基本的聲學(xué)有限元、聲學(xué)邊界元、聲振耦合計(jì)算等就已經(jīng)有了一個(gè)基本的體系，希望廣大朋友細(xì)心總結(jié)前十一課的內(nèi)容。下一節(jié)課將對(duì)聲學(xué)有限元、聲學(xué)邊界元、聲振耦合計(jì)算做一個(gè)橫向的演示課程，讓大家更深入和更靈活地運(yùn)用這些知識(shí)。
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展開 LMS Virtual.Lab 聲學(xué)視頻教程 第十五課 瞬態(tài)振動(dòng)&瞬態(tài)邊界元
在一些聲學(xué)問題中經(jīng)常會(huì)遇到瞬態(tài)求解問題，比如汽車關(guān)門聲研究、打高爾夫球聲學(xué)問題研究、碰撞聲學(xué)問題研究等等。這一課中，主要講解LMS Virtual.Lab中瞬態(tài)振動(dòng)結(jié)構(gòu)求解器的應(yīng)用以及瞬態(tài)聲學(xué)邊界元。LMS Virtual.Lab中的時(shí)域邊界元求解器是目前世界上唯一一款絕對(duì)收斂、可靠、并且經(jīng)過工程驗(yàn)證的求解器，擁有強(qiáng)大的時(shí)域聲學(xué)計(jì)算功能，另外，隨著結(jié)構(gòu)求解器Samcef以及NX Nastran的逐漸嵌入，使得LMS Virtual.Lab中也擁有了瞬態(tài)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)求解的能力，這樣用戶不依靠其它結(jié)構(gòu)有限元軟件，就可以在LMS Virtual.Lab完成瞬態(tài)振動(dòng)響應(yīng)求解、瞬態(tài)聲學(xué)求解這一完整過程。本課中主要講解了兩個(gè)內(nèi)容：
1、使用LMS Virtual.Lab中的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)有限元求解器進(jìn)行瞬態(tài)振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算。
2、通過瞬態(tài)結(jié)構(gòu)有限元求解器計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行瞬態(tài)聲學(xué)分析。
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展開 LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第六課 直接邊界元計(jì)算振動(dòng)噪聲
第六課主要講了如何利用聲學(xué)邊界元方法計(jì)算一板塊振動(dòng)噪聲。本課程中詳細(xì)講解了幾何建模，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分以及聲學(xué)邊界元網(wǎng)格制作的過程，是一個(gè)完整的分析流程。聲學(xué)邊界元方法的計(jì)算本來是打算放在后面進(jìn)行的，但是由于最近論壇上不停有朋友問聲學(xué)邊界元相關(guān)內(nèi)容，所以在這里提前奉獻(xiàn)這一內(nèi)容。有關(guān)聲學(xué)邊界元的其它內(nèi)容，例如聲學(xué)邊界元的聲振耦合計(jì)算、在邊界元中進(jìn)行耦合模態(tài)分析以及多極邊界元相關(guān)內(nèi)容將在后續(xù)的課程中講解。從下一節(jié)課程開始，還是回到正軌，繼續(xù)把聲學(xué)有限元中的AML計(jì)算方法給大家進(jìn)行一個(gè)講解！包括AML方法計(jì)算外場(chǎng)噪聲、AML方法計(jì)算散射聲場(chǎng)以及直接聲振耦合加AML方法計(jì)算板塊隔聲量等內(nèi)容。
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展開 Superxjw原創(chuàng)教程:LMS Virtual.Lab 聲學(xué)視頻教程 第十五課 瞬態(tài)振動(dòng)&瞬態(tài)邊界元
在一些聲學(xué)問題中經(jīng)常會(huì)遇到瞬態(tài)求解問題，比如汽車關(guān)門聲研究、打高爾夫球聲學(xué)問題研究、碰撞聲學(xué)問題研究等等。這一課中，主要講解LMS Virtual.Lab中瞬態(tài)振動(dòng)結(jié)構(gòu)求解器的應(yīng)用以及瞬態(tài)聲學(xué)邊界元。LMS Virtual.Lab中的時(shí)域邊界元求解器是目前世界上唯一一款絕對(duì)收斂、可靠、并且經(jīng)過工程驗(yàn)證的求解器，擁有強(qiáng)大的時(shí)域聲學(xué)計(jì)算功能，另外，隨著結(jié)構(gòu)求解器Samcef以及NX Nastran的逐漸嵌入，使得LMS Virtual.Lab中也擁有了瞬態(tài)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)求解的能力，這樣用戶不依靠其它結(jié)構(gòu)有限元軟件，就可以在LMS Virtual.Lab完成瞬態(tài)振動(dòng)響應(yīng)求解、瞬態(tài)聲學(xué)求解這一完整過程。本課中主要講解了兩個(gè)內(nèi)容：
1、使用LMS Virtual.Lab中的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)有限元求解器進(jìn)行瞬態(tài)振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算。
2、通過瞬態(tài)結(jié)構(gòu)有限元求解器計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行瞬態(tài)聲學(xué)分析。
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展開 利用Sim 3D 2206版本對(duì)赫姆霍茲諧振器進(jìn)行聲學(xué)仿真求解時(shí)，出現(xiàn)“流體邊界條件 Visco-Thermal Treatment(1)部分或完全分布于非流體和非多孔彈性單元”的錯(cuò)誤提示。麻煩問一下
[圖片]
Abaqus聲學(xué)分析
討論
Abaqus具備了基本的聲學(xué)有限元分析能力，可以求解如下問題：
--求解固體流體區(qū)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(chuàng)建，固體計(jì)算較為專業(yè)。
【免責(zé)聲明】本文來自有限元在線，版權(quán)歸原作者所有，僅用于學(xué)習(xí)等，對(duì)文中觀點(diǎn)判斷均保持中立，若您認(rèn)為文中來源標(biāo)注與事實(shí)不符，若有涉及版權(quán)等請(qǐng)告知，將及時(shí)修訂刪除，謝謝大家的關(guān)注！
文章來源：CAE之家
Abaqus三維周期性邊界和一般周期性邊界施加
針對(duì)ABAQUS周期性邊界手動(dòng)施加繁瑣，復(fù)雜的問題，開發(fā)了兩款腳本文件，用于施加周期性邊界和一般周期性邊界。其中，周期性邊界的單元類型沒有任何限制；一般周期性邊界的單元類型需為四節(jié)點(diǎn)，如C3D4、C3D4R等。這兩款代碼，實(shí)現(xiàn)的效率比較高，對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)量在10W的模型，其需要的時(shí)間在1分鐘內(nèi)（一般筆記本電腦）；計(jì)算結(jié)果合理，其測(cè)試模型為100mm*100mm*100mm的立方體，材料彈性模型為2.1e5MPa，泊松比為0.3，施加x向?yàn)?mm的拉伸位移，用周期性或一般周期性代碼進(jìn)行施加邊界，具體如下圖所示。
作者QQ：2812468512
展開 Abaqus聲學(xué)分析實(shí)例分享
應(yīng)用
Abaqus具備了基本的聲學(xué)有限元分析能力，可以求解如下問題：
固體流體區(qū)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(chuàng)建，固體計(jì)算較為專業(yè)。
來源：CAE技術(shù)資訊
ABAQUS聲學(xué)問題文檔
ABAQUS聲學(xué)問題.pdf
利用ABAQUS聲學(xué)建模問題.pdf
剛找到的兩個(gè)文檔，還不錯(cuò)，分享給大家~
