PERA SIM AcousticBEM
關注創建者：聲學工程師小吳 創建時間：2023-06-20
PERA SIM AcousticBEM的實例教程
PERA SIM聲學解決方案介紹
1.1聲學全頻段解決方案
PERA SIM通用仿真軟件是安世亞太自主研發的核心產品，包含了結構、流體、電磁、聲學、高級前后處理器等不同的模塊單元。基于PERA SIM進行聲學研究，首先，PERA SIM Mechanical結構仿真、PERA SIM Fluid流體仿真、以及PERA SIM LEmag電磁仿真，提供了面向工業用戶各類產品聲音產生的仿真評估能力，例如：模態剛度分析、湍流模擬、電磁力計算等。其次，PERA SIM AcousticBEM和PERA SIM ProNas分別采用聲學邊界元、能量有限元方法實現聲學響應預測，與傳統的聲學數值計算方法相比，創新性地提出針對不同的頻率分析范圍，可以基于同一套模型實現全頻段的快速預測，解決不同產品在聲學傳播特性方面的分析需求。最后，整個平臺各模塊之間耦合、多物理場協同仿真，實現聲源確定、傳遞路徑分析、接收響應完整的聲學評估能力。
1.2聲學快速邊界元
PERA SIM AcousticBEM快速邊界元模塊，基于聲學邊界元方法（BEM）并通過快速多級子（FMM）、自適應交叉近似（ACA）等快速算法加速求解，與傳統的邊界元方法相比，計算效率獲得了若干數量級的提高，適用于中低頻較寬范圍的聲學問題，避免了中頻算法計算低頻問題的數值不穩定，也解決了低頻方法計算中頻問題時誤差大求解效率低的問題。在大規模、全空間域、半空間域等的重大工程聲學問題分析中顯示出超強的計算能力。
1.3能量有限元分析
統計能量法（SEA）一直以來被認為是解決結構中、高頻振動噪聲的有效方法。
展開 AcousticBEM提供的快速算法包括：快速直接法、快速多極子、快速自適應、快速高頻算法，適用于計算不同規模、不同頻率范圍的聲學問題；針對電機模型的規模大小，采用快速自適應法能保證計算精度的同時，實現最高效的求解效率。下面我們就基于PERA SIM AcousticBEM的快速自適應聲學求解功能，完成機床主軸電機振動輻射聲場分析。
2. 邊界元模型的建立
2.1 PERA SIM聲學邊界元模塊
打開PERA SIM Space工作臺，進入軟件啟動界面，模型類型支持結構、電磁、聲學等三大物理場，選擇聲學頻響分析，進入聲學物理場分析場景，目前支持3維聲學邊界元計算：
2.2 主軸電機模型
PERA SIM前處理器，提供了豐富的數據接口，支持IGES、STEP等幾何模型數據的導入；以及ANSYS（cdb、inp、dat）、ABAQUS（inp）、NASTRAN（bdf）等軟件網格模型數據的導入；同時，可以完成簡單的草圖繪制、幾何模型處理、添加聲場面幾何等功能。
展開 PERA SIM Mechanical作為PERA SIM的核心產品之一，是功能強大、模塊整合的機械仿真分析工具。PERA SIM Mechanical提供了全面的結構靜力、動力、線性、非線性及熱分析等功能，滿足各行業的結構分析需求。此外，它還與PERA SIM Fluid、PERA SIM LEmag、PERA SIM AcousticBEM等共同組成了強大的多學科仿真體系
點擊下方視頻，查看精彩案例演示
2.結構有限元分析中的靜力分析
2.1. 最小勢能原理和變分法
從微分方程的角度看，要求求解變量在邊界上處處嚴格滿足邊界條件，因此方程非常難解，即微分方程描述的是強形式，即要求求解域內的任意一點均滿足微分方程的形式和邊界條件。
若從能量的觀點出發，結合最小勢能原理，即真實結構的狀態總是保持勢能最低的，由此可以得到勢能關于位移和應變的泛函，即積分形式，用變分法求解勢能泛函極值也可得到和微分方程一樣的形式。
從這點上看，二者是等價的，但我們只要求了勢能最低，是一個“宏觀籠統”的概念，理論上并未要求積分域內任意一點均滿足微分方程的邊界條件的形式，所以為弱形式。事實上，任意一個偏微分方程都可以等效轉換為基于最小勢能的泛函極值問題。
換一個通俗易懂的說法，我們假設滿足邊界條件的位移u1、u2、u3…為可能的解，其對應的勢能為П1、П2、П3...；在所有可能的位移中，只有使勢能П最小的那個位移u，才是真實的解。
展開 
PERA SIM AcousticBEM的相關專題、標簽、搜索
PERA SIM AcousticBEM的最新內容
此外，它還與PERA SIM Fluid、PERA SIM LEmag、PERA SIM AcousticBEM等共同組成了強大的多學科仿真體系
點擊下方視頻，查看精彩案例演示
2.結構有限元分析中的靜力分析
2.1.
其次，PERA SIM AcousticBEM和PERA SIM ProNas分別采用聲學邊界元、能量有限元方法實現聲學響應預測，與傳統的聲學數值計算方法相比，創新性地提出針對不同的頻率分析范圍，可以基于同一套模型實現全頻段的快速預測，解決不同產品在聲學傳播特性方面的分析需求。最后，整個平臺各模塊之間耦合、多物理場協同仿真，實現聲源確定、傳遞路徑分析、接收響應完整的聲學評估能力。
下面我們就基于PERA SIM AcousticBEM的快速自適應聲學求解功能，完成機床主軸電機振動輻射聲場分析。
2.
