聲學(xué)模態(tài)ansys的案例
水下潛艇濕模態(tài)分析（聲學(xué)模態(tài)模塊） ￥20
潛艇水下的振動模態(tài)，稱為水下潛艇的濕模態(tài)。</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(shè)：</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(xué)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(shè)計、仿真與優(yōu)化 第3版》p61，原書中采用插入命令流方式實現(xiàn)流固耦合，之前寫過采用act插件實現(xiàn)，<a href="https://www.yqgqt.org.cn/post/1197433" target="_blank" title="水下潛艇濕模態(tài)分析(插入命令流與ACT對比)">水下潛艇濕模態(tài)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(jīng)帶有聲學(xué)<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/fea" class="jsk-anchor">模態(tài)分析</a>模塊Modal Acoustics，本文將采用該模塊來分析。
展開 聲學(xué)仿真專題 | 直管的聲腔模態(tài)分析
本文從最簡單的直管出發(fā)，介紹聲腔模態(tài)的有限元仿真方法。
1 建模
兩端封閉直管內(nèi)的空氣模型如下圖所示：
2 材料參數(shù)
空氣的密度和聲速如下圖所示：
3 網(wǎng)格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設(shè)置
聲腔模態(tài)分析的設(shè)置如下：
5 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
6 對比理論解
理論解如下，驗證了仿真結(jié)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(shè)置上稍作修改，兩端封閉的直管就可以變?yōu)橐欢朔忾]一端打開的直管，如下圖所示：
8 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
9 對比理論解
理論解如下，驗證了仿真結(jié)果的正確：
10 兩端封閉直管改為兩端打開
只需要在分析設(shè)置上稍作修改，兩端封閉的直管就可以變?yōu)閮啥舜蜷_的直管，如下圖所示：
11 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
12 對比理論解
理論解如下，驗證了仿真結(jié)果的正確：
展開 聲學(xué)仿真專題 | 圓柱水箱液面晃蕩模態(tài)分析
南京安世亞太公司
本文使用聲學(xué)模塊求解圓柱水箱內(nèi)液面的晃蕩頻率，水箱安置在鋼結(jié)構(gòu)框架上，固定鋼結(jié)構(gòu)的底部。
1 建模
模型如下圖所示：
2 材料參數(shù)
水的密度和聲速如下圖所示：
3網(wǎng)格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設(shè)置
液面晃蕩頻率分析的設(shè)置如下：
5 分析結(jié)果
液面延著長邊晃蕩頻率結(jié)果如下：
聲學(xué)仿真專題2 | 矩形水箱液面晃蕩模態(tài)分析
本文使用聲學(xué)模塊求解水箱內(nèi)液面的晃蕩頻率。
1 建模
水箱內(nèi)有水，模型如下圖所示：
2
材料參數(shù)
水的密度和聲速如下圖所示：
3 網(wǎng)格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設(shè)置
液面晃蕩頻率分析的設(shè)置如下：
5 分析結(jié)果
液面延著長邊晃蕩頻率結(jié)果如下：
6 對比理論解
根據(jù)前人的研究，液面晃蕩頻率計算公式如下：
根據(jù)水箱的幾何特征，公式計算結(jié)果如下：
驗證了仿真結(jié)果的正確：
聲學(xué)仿真專題 | 汽車內(nèi)的聲腔模態(tài)分析
本文演示汽車聲腔，介紹聲腔模態(tài)的有限元仿真方法。
1 建模
汽車內(nèi)的空氣模型如下圖所示：
2 材料參數(shù)
空氣的密度和聲速如下圖所示：
3 網(wǎng)格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設(shè)置
聲腔模態(tài)分析的設(shè)置如下：
5 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
6 考慮座椅的吸聲效應(yīng)
在以上設(shè)置的基礎(chǔ)上，考慮座椅的吸聲效應(yīng)，如下圖所示：
7 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
基于comsol進(jìn)行共振薄膜聲學(xué)超材料的模態(tài)分析
研究背景：
從聲學(xué)超材料出現(xiàn)到薄膜型和薄板型聲學(xué)超材料局域共振隔聲機(jī)理的廣泛研究，其負(fù)等效質(zhì)量和負(fù)等效密度特性打破了傳統(tǒng)吸隔聲材料質(zhì)量定律的限制，為低頻吸隔聲提供了新途徑。由吸聲系數(shù)理論模型可知，薄膜型結(jié)構(gòu)的吸聲性能與振型模態(tài)、相對聲阻抗率有關(guān)。對有無附加質(zhì)量塊的薄膜型結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，探討振型模態(tài)與吸聲系數(shù)曲線的對應(yīng)關(guān)系。
研究內(nèi)容：
由吸聲系數(shù)理論模型可知，薄膜型結(jié)構(gòu)的吸聲性能與振型模態(tài)、相對聲阻抗率有關(guān)，對有無附加質(zhì)量塊的薄膜型結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，探討振型模態(tài)與吸聲系數(shù)曲線的對應(yīng)關(guān)系。
圖1.薄膜型結(jié)構(gòu)
圖2.無中心質(zhì)量塊薄膜型結(jié)構(gòu)的固有模態(tài)分析
圖3. 含中心質(zhì)量塊薄膜型結(jié)構(gòu)的固有模態(tài)分析
數(shù)值模擬：
分別對有無附加質(zhì)量塊的薄膜型結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，預(yù)應(yīng)力模態(tài)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(jié)構(gòu)鋼質(zhì)量塊彈性模量為 200GPa，泊松比為 0.30。進(jìn)行COMSOL 預(yù)應(yīng)力模態(tài)仿真時，圓形薄膜結(jié)構(gòu)采用膜單元(Membrane)，薄膜中心質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行添加質(zhì)量處理，除邊界條件的設(shè)置外，還需在薄膜表面施加初始面應(yīng)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(gòu)建
（2）設(shè)置物理場
圖5.物理場的設(shè)置
（3）模態(tài)分析
無附加質(zhì)量塊張緊圓膜結(jié)構(gòu)和附加圓形質(zhì)量塊薄膜型結(jié)構(gòu)的前6階固有頻率和模態(tài)振型仿真結(jié)果如圖。可以看出在comsol中利用膜單元對薄膜型結(jié)構(gòu)的固有模態(tài)分析結(jié)果與原文中對應(yīng)的十分準(zhǔn)確。
圖6. 復(fù)現(xiàn)無中心質(zhì)量塊薄膜型結(jié)構(gòu)的固有模態(tài)
圖7.
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列44：聲學(xué)分析（3）-濕模態(tài)
現(xiàn)階段我們只討論聲學(xué)物理場，由于聲學(xué)涉及的問題較多，我們僅限于和實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，同時對聲學(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。我們分幾篇文章來說明，本篇是聲學(xué)分析（3）-濕模態(tài)。
==第44篇：濕模態(tài)分析==
2.1.1 濕模態(tài)概念
一個結(jié)構(gòu)體在真空中的振動和在周圍流體介質(zhì)中的振動有時差異巨大，必須分開考慮，此時有干濕模態(tài)之分，以下干濕模態(tài)概念選之：結(jié)構(gòu)振動問題中的干模態(tài)和濕模態(tài) - 知乎 (zhihu.com)
模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題中最為普遍的一個問題，大家對這個概念也非常熟悉，它是結(jié)構(gòu)的固有特性，在不考慮阻尼的影響下，只與結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量有直接關(guān)系。
本文所涉及的問題是有關(guān)干、濕模態(tài)的計算，屬于模態(tài)問題中經(jīng)常遇到的問題。通常我們所計算的模態(tài)其實是干模態(tài)，主要是由于結(jié)構(gòu)放置在空氣中而空氣這一流體對結(jié)構(gòu)的影響幾乎可以忽略不計，所以基本上可以默認(rèn)為就是干模態(tài)。
但是嚴(yán)格意義上講，受流體附帶阻尼及剛度的影響，這類的模態(tài)仍然是濕模態(tài)。所謂濕模態(tài)是考慮流體對結(jié)構(gòu)的作用，也就是在通用的振動方程中加入了有關(guān)流體的附加質(zhì)量及剛度矩陣（Kx、Mx），這塊相互作用對結(jié)構(gòu)的模態(tài)存在一定的影響，尤其是涉及諸如油、水等液體的作用。舉例來講，司馬光砸缸的那口缸，在加水和不加水的情況下，砸缸的聲音肯定是不一樣的，一個明顯清脆寬廣，一個就顯得沉悶。再比如我們車載的油箱結(jié)構(gòu)，在加滿汽油和未加滿汽油的情況下，兩者的模態(tài)肯定是不一樣的。另外還有諸如潛艇、船舶、油罐車等結(jié)構(gòu)。所以，對于受到液體作用顯著的結(jié)構(gòu)，我們在計算的時候需要研究其濕模態(tài)。
展開 報名：ANSYS首席聲學(xué)專家談聲學(xué)最新仿真技術(shù)和應(yīng)用研討會
深入了解內(nèi)核
特邀ANSYS總部首席專家分享最新聲學(xué)仿真技術(shù)
以及電動汽車NVH，馬達(dá)振動噪聲等多物理場仿真應(yīng)用
想必大部分駕駛員都有過類似的經(jīng)歷：高速公路行駛時汽車內(nèi)部變得嘈雜擾人，必須調(diào)高收音機(jī)音量才能聽到喜歡的電臺節(jié)目或者需要提高嗓音才能與乘客進(jìn)行交談，這是在高速公路駕駛時空氣湍流流經(jīng)車身造成的…在“人人都想擁有的吹風(fēng)機(jī)”問世前，你是否知道戴森空氣動力學(xué)研究負(fù)責(zé)人也對其團(tuán)隊發(fā)出靈魂三問：我們?nèi)绾尾拍茏龅酶茫课覀冊鯓硬拍茏尶諝饬鲃痈欤课覀冊鯓硬拍芟諝馔牧鳎?諸如此類場景…其實聲學(xué)分析被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，如何讓求解相關(guān)聲學(xué)仿真問題更加便捷，工程師怎樣基于ANSYS Workbench對聲學(xué)問題進(jìn)行快速求解。10月10日，我們將有機(jī)會與ANSYS首席專家趙力博士面對面，共話ANSYS聲學(xué)仿真最新技術(shù)和應(yīng)用。本次研討會將對ANSYS Mechanical 聲學(xué)產(chǎn)品中的壓力聲學(xué)、建筑聲學(xué)、熱粘聲學(xué)和孔隙彈性聲學(xué)模塊，包括數(shù)理背景、有限元技術(shù)、復(fù)雜聲學(xué)材料特性、邊界條件、激勵聲源、求解器和HPC技術(shù)、前后處理器以及流固相互作用進(jìn)行詳細(xì)闡述，深入討論振動聲學(xué)、ANSYS各產(chǎn)品之間的多物理場耦合技術(shù)與模擬流程及其工程應(yīng)用，相信大家借此機(jī)會將對ANSYS Mechanical 聲學(xué)產(chǎn)品有更全面的了解。
特邀嘉賓
趙力博士，1983年畢業(yè)于南京工學(xué)院電子工程系。
展開 LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第四課 耦合模態(tài)計算
第四課給大家講解一下耦合模態(tài)問題。LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)模塊里的結(jié)構(gòu)求解器SAMCEF能夠很方便地計算結(jié)構(gòu)耦合模態(tài)。通常如油箱、水下潛艇結(jié)構(gòu)等計算結(jié)構(gòu)模態(tài)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(xué)有限元或者聲學(xué)邊界元中的結(jié)構(gòu)求解器計算耦合模態(tài)。本課采用聲學(xué)有限元中的結(jié)構(gòu)求解器計算一薄板與聲腔（介質(zhì)為水）的耦合模態(tài)。
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展開 LMS Virtual.Lab聲學(xué)視頻教程 第十六課 模態(tài)映射法求解結(jié)構(gòu)振動
本課主要講解模態(tài)映射方法在振動求解方面的應(yīng)用。模態(tài)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(jié)構(gòu)模態(tài)疊加方法的振動求解以及直接聲振耦合和基于結(jié)構(gòu)模態(tài)疊加的聲振耦合算法。在LMS Virtual.Lab中新加入的模態(tài)映射方法可以用于求解結(jié)構(gòu)頻響振動、聲振耦合以及結(jié)構(gòu)瞬態(tài)振動響應(yīng)等，與模態(tài)疊加法相比，模態(tài)映射方法精度高、可能造成的人為模態(tài)截斷誤差低等優(yōu)點；與直接求解法相比，模態(tài)映射方法計算效率高，節(jié)省計算資源，因此，模態(tài)映射方法擁有廣泛的應(yīng)用。本課以LMS Virtual.Lab幫助文檔中的一簡化機(jī)翼為對象，采用直接計算方法、模態(tài)疊加法、模態(tài)映射法計算振動頻率響應(yīng)，通過三種方法的對比，讓用戶體會到模態(tài)映射法的優(yōu)點。
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感謝lengxuef及各位版主、壇友的支持！
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技術(shù)鄰?fù)扑]：
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(chuàng)教程：LMS Virtual.Lab 聲學(xué)視頻教程 第十四課 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)模態(tài)分析
在本課中將主要介紹如何在LMS Virtual.Lab中進(jìn)行預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)模態(tài)分析。眾所周知，對于振動噪聲分析來說，做好模態(tài)分析、振動分析是進(jìn)行噪聲分析的前提。對于普通的結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，在視頻教程第一課中已經(jīng)有了詳細(xì)講解，但是對于一些特殊的結(jié)構(gòu)，例如壓力容器、考慮張力的結(jié)構(gòu)（如琴弦）、以及考慮自身重力引起內(nèi)部應(yīng)力的結(jié)構(gòu)來說由于預(yù)應(yīng)力的存在將增加結(jié)構(gòu)的整體剛度，從而影響結(jié)構(gòu)模態(tài)，提高模態(tài)頻率。在本課視頻中就詳細(xì)講解了如何進(jìn)行預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析。在LMS Virtual.Lab 12中，已經(jīng)將LMS Samcef結(jié)構(gòu)求解器中的線性結(jié)構(gòu)求解器部分全部融入到了Virtual.Lab平臺，因此LMS Virtual.Lab中的結(jié)構(gòu)求解器進(jìn)一步加強(qiáng)，包括了線性靜力求解器、模態(tài)疊加、模態(tài)映射、基于模態(tài)映射的聲振耦合、直接NTF計算、瞬態(tài)振動響應(yīng)求解等全新內(nèi)容，本課在使用LMS Virtual.Lab自帶結(jié)構(gòu)求解器進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)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(diào)用Nastran進(jìn)行分析。LMS Virtual.Lab不僅支持Nastran，還可以對ANSYS、Radioss、LS-DYNA等求解器進(jìn)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(diào)用Nastran進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，旨在進(jìn)行LMS Virtual.Lab 求解器與Nastran求解器的分析結(jié)果對比，學(xué)習(xí)者重點掌握如何使用LMS Virtual.Lab進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析即可！）
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superxjw原創(chuàng)教程：LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第一課 結(jié)構(gòu)模態(tài)計算
在LMS Virtual.Lab 11中，聲學(xué)模塊引入了結(jié)構(gòu)求解器SAMCEF，因此完全可以在聲學(xué)模塊中求解結(jié)構(gòu)模態(tài)。本教學(xué)視頻以一個鋁制懸臂梁為模型，在LMS Virtual.Lab中經(jīng)過CATIA幾何建模、網(wǎng)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(xué)模塊的結(jié)構(gòu)求解器計算結(jié)構(gòu)模態(tài)。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(wǎng)格劃分，直接采用了自動四面體網(wǎng)格劃分，如果有實力的朋友，可以嘗試對其進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分。
②本例中使用的是聲學(xué)模塊中最新的結(jié)構(gòu)求解器SAMCEF，部分熟悉LMS Virtual.Lab的朋友還可以將此計算結(jié)果與LMS Virtual.Lab中CATIA有限元分析計算結(jié)果對比。（我對比了一下，兩種計算方法出來的結(jié)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(wǎng)格劃分知識，可以查閱CATIA相關(guān)書籍或者在ON-LINE HELP中進(jìn)行學(xué)習(xí)。
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(jìn)行模態(tài)空間振動響應(yīng)計算、直接振動響應(yīng)計算、振動聲學(xué)計算、模態(tài)空間聲振耦合計算、直接聲振耦合計算等方法的學(xué)習(xí)。
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展開 平板聲學(xué)分析Ansys
使用諧波分析法對530－540Hz頻率之間進(jìn)行頻率掃描計算第一階彎曲模態(tài)，從而檢測到結(jié)構(gòu)模型的固有頻率
/solu
antype,harmic
hropt,full
f,131,fY,1000.
alls
nsubst,10
kbc,1
HARF,530,540 !加載頻率530－540
SOLVE
!檢測到結(jié)構(gòu)模型的固有頻率
/post26
plcplx,0
nsol,2,1,u,x,d1ux
store
conjug,3,2
prod,4,2,3
sqrt,5,4
*get,uxmx,vari,5,extrem,tmax
/COM -------------------------------------------------------------
/COM Expected Result:
/COM
/COM The following "uxmx" should equal
/COM -------------------------------------------------------------
*status,uxmx
finish
平板的聲學(xué)分析Ansys.doc
展開 ANSYS中的阻尼等聲學(xué)知識及實例
明確ANSYS中的阻尼，聲吸收，阻抗的含義：
阻尼是指動力學(xué)問題相關(guān)的能量損失，可以在瞬態(tài)或諧波聲學(xué)中包括。聲的吸收和阻抗指壓力自由度相關(guān)的損失。ANSYS中的阻抗用來標(biāo)識聲表面可以吸收能量的開關(guān)，MU指能量在指定聲表面被吸收的數(shù)量。這個用途對ANSYS是特殊的，意義比廣義聲學(xué)中更為嚴(yán)格。
通常的一個誤解是約束的邊界是吸收邊界。實際上這種邊界反射壓力脈沖并將其反號。各種邊界條件總結(jié)如下：
MU值 DOF（自由度約束) 結(jié)果邊界條件
u=0 未約束 無壓力反號
Mu=1 未約束 吸收邊界（仿佛另一側(cè)有相同材料）
Mu=∞ 未約束 壓力反向的反射邊界
Mu=any 約束 壓力反向的反射邊界
Mu=0 模擬剛性壁條件：無吸收，100%反射聲能。Mu<1表示（至少是典型如此）聲波從低密度流體進(jìn)入高密度流體。例如聲波在空氣中傳播碰到空氣/水界面就像遇到剛性墻壁，因此Mu會很小，為0.05。在譜的另一端，MU=∞相應(yīng)于壓力釋放（P=0）邊界。聲在水中傳播遇到空氣/水界面就如同是p=0邊界。這樣大的MU值可以用于模擬聲在水中傳播的空氣/水邊界。如果要模擬聲從高密度媒質(zhì)到低密度媒質(zhì)，設(shè)定的MU值應(yīng)大于1。
下面例子示意了阻尼和聲吸收的使用。這個問題是聲學(xué)管，類似于管弦樂和弦，施加到一端的壓力向另一端傳遞在盡頭反射。問題包括壓力波的幾次反復(fù)，表明在管封閉端的吸收。包括了不同的阻尼值（對阻尼矩陣）和MU（吸聲端）。阻抗值對全反射邊界為0，有吸收的為1。
展開 ANSYS軟件在模擬分析聲學(xué)換能器中的應(yīng)用
aANSYS是通常用于分析和設(shè)計聲學(xué)換能器的有限元軟件之一,通過實例給出分析聲學(xué)換能器的處理過程,包括建模、施加載荷、設(shè)置求解選項、使用后處理器、以及獲得換能器振動輻射參數(shù)的一般過程,并涉及寬帶換能器、矢量換能器的發(fā)射與接收問題,對ANSYS有限元軟件模擬換能器的一些經(jīng)常遇到的問題細(xì)節(jié)的處理方法做了較全面的概括。還簡要討論了流體中結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的一般處理方法,對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算操作并獲得換能器的特性參數(shù)等等。
ANSYS軟件在模擬分析聲學(xué)換能器中的應(yīng)用.pdf
