abaqus 聲學模態的案例
水下潛艇濕模態分析（聲學模態模塊） ￥20
潛艇水下的振動模態，稱為水下潛艇的濕模態。</p>
<p>建模過程中需要建立流固耦合模型，其中流體為理想流體，滿足如下基本假設：</p>
<p>（1）流體是無粘和可壓縮的：</p>
<p>（2）聲波振幅相對較窄，這樣流體密度變化較小；</p>
<p>（3）波傳播與熱力學過程是絕熱的。</p>
<p>注：例子來自《<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/Ansys" class="jsk-anchor">ANSYS Workbench</a>設計、仿真與優化 第3版》p61，原書中采用插入命令流方式實現流固耦合，之前寫過采用act插件實現，<a href="https://www.yqgqt.org.cn/post/1197433" target="_blank" title="水下潛艇濕模態分析(插入命令流與ACT對比)">水下潛艇濕模態分析(插入命令流與ACT對比)</a>。在<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/Ansys" class="jsk-anchor">ANSYS</a>高版本中，已經帶有聲學<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/fea" class="jsk-anchor">模態分析</a>模塊Modal Acoustics，本文將采用該模塊來分析。
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
2.4.2 iSolver虛擬質量結果
iSolver中將矩形板劃分為0.5大小網格，單面加無限深水時，iSolver基頻結果：
? *網格大小影響不是很大，如果劃分成0.25，頻率基本不變
前10階如下
2.4.3 Nastran虛擬質量結果
在iSolver中將模型一鍵輸出bdf到Nastran，由于Nastran的MFluid關鍵詞中沒找到不設置自由面的方法，所以直接設了一個108的深度，對10X5米的板來說自由面影響基本可忽略，得到基頻6.57Hz：
2.4.4 Abaqus結構+聲學有限元濕模態結果
Abaqus用聲學有限單元模擬流體結果，水密度設置為1025，用Tie將板結構和聲學單元綁定，為排除水域尺寸的影響，參考相關文件，取12倍結構尺寸的水域，Abaqus中分析后三階頻率分別為5.9085，11.605，21.349
2.4.5 SAM、Nastran和Abaqus單側加水濕模態比較
將上述三個軟件得到的濕模態的結果匯總到一個表中，可發現iSolver和Nastran的MFluid相比基頻較小，但和Abaqus基于結構和聲學有限元的基頻更接近。2、3階頻率基本一致。我們一直沒找到單面加水的矩形板的模態理論值或者試驗值，雖然我們的基頻結果更接近Abaqus，但實際使用模態分析的時候，用戶更關心的是和Nastran的對標，只可惜一致沒找到Nastran的MFluid的后臺真實的理論修正方法，如果你恰好也做過基于虛擬質量的濕模態，可以嘗試一下這個算例結果，或者下載我們的軟件對比一下，看看是不是也是這種情況，有問題我們可以一起校核。
展開 聲學仿真專題 | 直管的聲腔模態分析
本文從最簡單的直管出發，介紹聲腔模態的有限元仿真方法。
1 建模
兩端封閉直管內的空氣模型如下圖所示：
2 材料參數
空氣的密度和聲速如下圖所示：
3 網格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設置
聲腔模態分析的設置如下：
5 分析結果
前六階非零模態頻率如下：
6 對比理論解
理論解如下，驗證了仿真結果的正確：
7 兩端封閉直管改為一端封閉、一端打開
只需要在分析設置上稍作修改，兩端封閉的直管就可以變為一端封閉一端打開的直管，如下圖所示：
8 分析結果
前六階非零模態頻率如下：
9 對比理論解
理論解如下，驗證了仿真結果的正確：
10 兩端封閉直管改為兩端打開
只需要在分析設置上稍作修改，兩端封閉的直管就可以變為兩端打開的直管，如下圖所示：
11 分析結果
前六階非零模態頻率如下：
12 對比理論解
理論解如下，驗證了仿真結果的正確：
展開 聲學仿真專題2 | 矩形水箱液面晃蕩模態分析
本文使用聲學模塊求解水箱內液面的晃蕩頻率。
1 建模
水箱內有水，模型如下圖所示：
2
材料參數
水的密度和聲速如下圖所示：
3 網格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設置
液面晃蕩頻率分析的設置如下：
5 分析結果
液面延著長邊晃蕩頻率結果如下：
6 對比理論解
根據前人的研究，液面晃蕩頻率計算公式如下：
根據水箱的幾何特征，公式計算結果如下：
驗證了仿真結果的正確：
聲學仿真專題 | 汽車內的聲腔模態分析
本文演示汽車聲腔，介紹聲腔模態的有限元仿真方法。
1 建模
汽車內的空氣模型如下圖所示：
2 材料參數
空氣的密度和聲速如下圖所示：
3 網格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設置
聲腔模態分析的設置如下：
5 分析結果
前六階非零模態頻率如下：
6 考慮座椅的吸聲效應
在以上設置的基礎上，考慮座椅的吸聲效應，如下圖所示：
7 分析結果
前六階非零模態頻率如下：
基于comsol進行共振薄膜聲學超材料的模態分析
研究背景：
從聲學超材料出現到薄膜型和薄板型聲學超材料局域共振隔聲機理的廣泛研究，其負等效質量和負等效密度特性打破了傳統吸隔聲材料質量定律的限制，為低頻吸隔聲提供了新途徑。由吸聲系數理論模型可知，薄膜型結構的吸聲性能與振型模態、相對聲阻抗率有關。對有無附加質量塊的薄膜型結構進行預應力模態分析，探討振型模態與吸聲系數曲線的對應關系。
研究內容：
由吸聲系數理論模型可知，薄膜型結構的吸聲性能與振型模態、相對聲阻抗率有關，對有無附加質量塊的薄膜型結構進行預應力模態分析，探討振型模態與吸聲系數曲線的對應關系。
圖1.薄膜型結構
圖2.無中心質量塊薄膜型結構的固有模態分析
圖3. 含中心質量塊薄膜型結構的固有模態分析
數值模擬：
分別對有無附加質量塊的薄膜型結構進行預應力模態分析，預應力模態仿真選取的聚酰亞胺薄膜彈性模量為 2.35GPa，泊松比為 0.38，選取的結構鋼質量塊彈性模量為 200GPa，泊松比為 0.30。進行COMSOL 預應力模態仿真時，圓形薄膜結構采用膜單元(Membrane)，薄膜中心質量塊結構進行添加質量處理，除邊界條件的設置外，還需在薄膜表面施加初始面應力 200N/m。仿真分析的步驟如下所示。
（1）建立幾何模型
圖4.幾何模型的構建
（2）設置物理場
圖5.物理場的設置
（3）模態分析
無附加質量塊張緊圓膜結構和附加圓形質量塊薄膜型結構的前6階固有頻率和模態振型仿真結果如圖?？梢钥闯鲈赾omsol中利用膜單元對薄膜型結構的固有模態分析結果與原文中對應的十分準確。
圖6. 復現無中心質量塊薄膜型結構的固有模態
圖7.
展開 聲學仿真專題 | 圓柱水箱液面晃蕩模態分析
南京安世亞太公司
本文使用聲學模塊求解圓柱水箱內液面的晃蕩頻率，水箱安置在鋼結構框架上，固定鋼結構的底部。
1 建模
模型如下圖所示：
2 材料參數
水的密度和聲速如下圖所示：
3網格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設置
液面晃蕩頻率分析的設置如下：
5 分析結果
液面延著長邊晃蕩頻率結果如下：
LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第四課 耦合模態計算
第四課給大家講解一下耦合模態問題。LMS Virtual.Lab 11聲學模塊里的結構求解器SAMCEF能夠很方便地計算結構耦合模態。通常如油箱、水下潛艇結構等計算結構模態時均要考慮周圍流體對其影響。在LMS Virtual.Lab 11中，能夠方便地使用聲學有限元或者聲學邊界元中的結構求解器計算耦合模態。本課采用聲學有限元中的結構求解器計算一薄板與聲腔（介質為水）的耦合模態。
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展開 superxjw原創教程：LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第一課 結構模態計算
在LMS Virtual.Lab 11中，聲學模塊引入了結構求解器SAMCEF，因此完全可以在聲學模塊中求解結構模態。本教學視頻以一個鋁制懸臂梁為模型，在LMS Virtual.Lab中經過CATIA幾何建模、網格劃分和求解計算這三個步驟，向大家講解了如何使用LMS Virtual.Lab 11中聲學模塊的結構求解器計算結構模態。模型很簡單，但是流程是完整的，對于大家解決此類問題，有極大參考！
在本例中，大家有幾個需要明確：
①本例中使用的網格劃分，直接采用了自動四面體網格劃分，如果有實力的朋友，可以嘗試對其進行六面體網格劃分。
②本例中使用的是聲學模塊中最新的結構求解器SAMCEF，部分熟悉LMS Virtual.Lab的朋友還可以將此計算結果與LMS Virtual.Lab中CATIA有限元分析計算結果對比。（我對比了一下，兩種計算方法出來的結果高度一致）
③本例使用的模型很簡單，如果讀者需要了解更多幾何建模和網格劃分知識，可以查閱CATIA相關書籍或者在ON-LINE HELP中進行學習。
④本例是LMS Virtual.Lab視頻教程的第一個算例，非常簡單，但是希望大家都能夠掌握，以便于后面進行模態空間振動響應計算、直接振動響應計算、振動聲學計算、模態空間聲振耦合計算、直接聲振耦合計算等方法的學習。
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展開 LMS Virtual.Lab聲學視頻教程 第十六課 模態映射法求解結構振動
本課主要講解模態映射方法在振動求解方面的應用。模態映射方法是在LMS Virtual.Lab 12以后新加入的方法，在原來的版本中有直接振動求解、基于結構模態疊加方法的振動求解以及直接聲振耦合和基于結構模態疊加的聲振耦合算法。在LMS Virtual.Lab中新加入的模態映射方法可以用于求解結構頻響振動、聲振耦合以及結構瞬態振動響應等，與模態疊加法相比，模態映射方法精度高、可能造成的人為模態截斷誤差低等優點；與直接求解法相比，模態映射方法計算效率高，節省計算資源，因此，模態映射方法擁有廣泛的應用。本課以LMS Virtual.Lab幫助文檔中的一簡化機翼為對象，采用直接計算方法、模態疊加法、模態映射法計算振動頻率響應，通過三種方法的對比，讓用戶體會到模態映射法的優點。
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感謝lengxuef及各位版主、壇友的支持！
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技術鄰推薦：
共享LMS VL以及AMESim高校版license，第八十四波
共享LMS VL以及AMESim高校版license，第八十三波
共享LMS VL以及AMESim高校版license，第八十二波
展開 superxjw原創教程：LMS Virtual.Lab 聲學視頻教程 第十四課 預應力結構模態分析
在本課中將主要介紹如何在LMS Virtual.Lab中進行預應力結構模態分析。眾所周知，對于振動噪聲分析來說，做好模態分析、振動分析是進行噪聲分析的前提。對于普通的結構模態分析，在視頻教程第一課中已經有了詳細講解，但是對于一些特殊的結構，例如壓力容器、考慮張力的結構（如琴弦）、以及考慮自身重力引起內部應力的結構來說由于預應力的存在將增加結構的整體剛度，從而影響結構模態，提高模態頻率。在本課視頻中就詳細講解了如何進行預應力結構的模態分析。在LMS Virtual.Lab 12中，已經將LMS Samcef結構求解器中的線性結構求解器部分全部融入到了Virtual.Lab平臺，因此LMS Virtual.Lab中的結構求解器進一步加強，包括了線性靜力求解器、模態疊加、模態映射、基于模態映射的聲振耦合、直接NTF計算、瞬態振動響應求解等全新內容，本課在使用LMS Virtual.Lab自帶結構求解器進行預應力模態分析的同時，還向大家展示了如何使用LMS Virtual.Lab的前后處理功能，調用Nastran進行分析。LMS Virtual.Lab不僅支持Nastran，還可以對ANSYS、Radioss、LS-DYNA等求解器進行前后處理，極大地方便了用戶。（注意：本視頻課程中第二部分為使用Virtual.Lab調用Nastran進行預應力模態分析，旨在進行LMS Virtual.Lab 求解器與Nastran求解器的分析結果對比，學習者重點掌握如何使用LMS Virtual.Lab進行預應力模態分析即可?。?本例文檔及視頻下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=3058166122&uk=1560578551
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展開 
【ABAQUS模態動力學】Composite&abaqus 預應力模態分析&輸出單元剛度矩陣
參考
連接器振動脫落_abaqus重啟動分析_顯式隱式切換_插拔力預應力模態_TeeSim天深科技
Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載- 技術鄰
Natural frequency extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 User guide
《結構動力學》
振動理論及工程應用_天津大學_中國大學MOOC(慕課)
Eigenvalue extraction - SIMULIA 用戶幫助 2020 Theory
1. 什么是模態分析？
模態分析是指求解多自由度系統的模態振型及振動頻率的過程。模態分析可簡單地分為自由模態分析和約束模態分析。
自由模態分析：不加任何約束，進行求解（會出現前六階0模態）
約束模態分析：施加完整的約束，模型不會出現剛體模態 還可以分類為：
預應力模態（典型例子：吉他琴弦）
干模態分析(空氣中)
濕模態分析（流體耦合作用不可忽略）
2. 單自由度系統振幅和固有頻率的求解
模態分析的本質上是求解一定條件下的結構動力學方程。
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。
【免責聲明】本文來自有限元在線，版權歸原作者所有，僅用于學習等，對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
文章來源：CAE之家
展開 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 案例13 基于模態的振動響應（Abaqus計算模態）
之前在superxjw版主的第二課中介紹了如何利用VL計算基于模態的振動響應，但是有網友是采用Abaqus計算模態，然后用VL來計算后續的振動響應以及聲學響應，然后就詢問如何導入Abaqus的模態分析結果，因此，做了一個導入Abaqus的模態結果，然后進行振動響應計算的案例，給大家分享一下。
superxjw版主的視頻教程：
LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第二課 基于模態的振動響應計算
對于VL的接口方面：
VL11SL2和VL12都是支持到Abaqus 6.12
所以，喜歡追求新版本，使用Abaqus6.13的朋友們就得注意一下版本的問題了。
感謝阿偉在本人學習LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
本例視頻及Abaqus模態計算結果文件下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=4100661600&uk=1728334102
LMS Virtual.Lab Acoustics 交流群 238339600
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