聲振耦合仿真的案例
聲振耦合分析之邊界元法
聲振耦合分析之邊界元法 分析步驟簡要介紹： 1 模型簡化、材料屬性、邊界條件、載荷及響應梳理； 2 振動響應分析；或者來自外部的振動響應結果； 3 聲學邊界元設置； 4 求解計算及結果查看； 5 方法總結 如果你想要了解這些，不要猶豫可以聯(lián)系我。
海克斯康 | 混響場下的航空航天結構聲振耦合分析，報名開啟>>
<p><strong>海克斯康—混響場下的航空航天結構聲振耦合分析</strong></p><p><strong>演講主題介紹</strong></p><p>常規(guī)的結構有限元動力學分析中，混響聲場激勵條件的加載往往較為復雜，甚至難以實現(xiàn)，MSC Nastran和Actran的聯(lián)合仿真既利用了MSC Nastran多樣的結構單元類型、高效的計算效率，也利用了Actran方便快捷的聲學激勵加載手段，可以快速完成混響聲場激勵下的聲振耦合分析，可以幫助工程師更準確的評估產(chǎn)品在多種激勵共同作用條件下的結構響應，從而提高產(chǎn)品的可靠性和疲勞耐久性。</p><p><strong>主題亮點</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
1.航空航天領域的聲振耦合分析需求和場景
</div><div contenteditable="false" width="100%">
2.混響聲場激勵的特點
</div><div contenteditable="false" width="100%">
3.MSC Nastran和Actran實現(xiàn)混響聲場下聲振耦合分析的步驟
</div><div contenteditable="false" width="100%">
4.典型案例
</div><p><strong>圍繞演講題目對行業(yè)痛點進行介紹</strong></p><p>在航空航天領域中，混響聲場激勵是其機體內(nèi)部儀器設備的重要振動來源之一，在產(chǎn)品研制階段準確評估和降低這些激勵條件下的振動響應可以有效提高儀器設備的可靠性和使用壽命。在以往的研發(fā)過程中，常常因為分析手段的欠缺而僅依靠試驗進行評估，需要消耗大量的人力、物力和時間成本。
展開 案例2：基于LMSVirtual.Lab Optimization模塊的聲振耦合優(yōu)化案例
基于LMSVirtual.Lab Optimization模塊的聲振耦合優(yōu)化案例
Edited by lengxuef
鐵盒內(nèi)部充滿空氣，在鐵盒上施加一個激振力，通過優(yōu)化鐵盒的板厚來降低鐵盒內(nèi)部某場點的聲壓。
感謝Superxjw在本人學習LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
模型及視頻文件請到百度網(wǎng)盤下載：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=2442655140&uk=1728334102
展開 Simcenter 3D 專業(yè)仿真分析平臺聲振仿真技術網(wǎng)絡研討會
Simcenter 3D Acoustics秉承了LMS Virtual.Lab在聲振分析方面的領先技術，其BEM與FEM AML技術代表了相應聲振仿真領域的最高水平，在內(nèi)場與外場聲振預估以及聲學內(nèi)飾精確建模方面有獨具特色。Simcenter 3D Acoustics同時融合了NX CAD/CAE在三維建模、前后處理方面的優(yōu)勢，您在本研討會中可以看到，基于CAD底層的CAE分析工具之于仿真驅(qū)動設計的意義所在！
主講人：劉瑩
內(nèi)容安排：
1.Simcenter 3D平臺介紹
2.Simcenter 3D Acoustics核心技術特點
3.應用案例和功能展示
l 進氣諧振腔的耦合聲輻射分析和快速What-if研究
l 基于FEM-AML的變速箱聲輻射分析
l 基于BEM的揚聲器耦合聲場分析
免費參加本次研討會方式見附件說明及鏈接。
展開 
Simcenter 3D專業(yè)仿真分析平臺聲振仿真技術網(wǎng)絡研討會
Simcenter 3D Acoustics同時融合了NX CAD/CAE在三維建模、前后處理方面的優(yōu)勢，您在本研討會中可以看到，基于CAD底層的CAE分析工具之于仿真驅(qū)動設計的意義所在！
主講人：劉瑩
內(nèi)容安排：
1.Simcenter3D平臺介紹
2.Simcenter 3D Acoustics核心技術特點
3.應用案例和功能展示
l 進氣諧振腔的耦合聲輻射分析和快速What-if研究
l 基于FEM-AML的變速箱聲輻射分析
l 基于BEM的揚聲器耦合聲場分析
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Simcenter 3D Acoustics聲振分析網(wǎng)絡研討會_8.30.zip
展開 LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第十一課 邊界元聲振耦合計算
解聲學邊界元法進行聲振耦合計算。在本課中使用一平面波激勵一圓柱結構，然后利用聲振耦合計算場點聲壓分布、結構振動位移等參數(shù)。本課講解之后，作為最基本的聲學有限元、聲學邊界元、聲振耦合計算等就已經(jīng)有了一個基本的體系，希望廣大朋友細心總結前十一課的內(nèi)容。下一節(jié)課將對聲學有限元、聲學邊界元、聲振耦合計算做一個橫向的演示課程，讓大家更深入和更靈活地運用這些知識。
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展開 LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第九課 直接聲振耦合計算隔聲量
本節(jié)課將使用直接聲振耦合的方法計算板塊隔聲量，在本課中，還是使用聲學有限元中的AML方法（FEM-AML），這一課類似的內(nèi)容，在LMS Virtual.Lab 11的On-Line Help中有，這是一個非常非常典型的例子！在老版本的VL中，大家可以看到李增剛書上計算板塊隔聲量使用的是邊界元法并且引入了結構模態(tài)，在新版Virtual.Lab 11中引入了結構求解器，所以對于隔聲量計算這類典型的聲振耦合問題，可以用直接聲振耦合的辦法解決，并且結合AML快速計算。此外，在LMS Virutal.Lab中還可以利用AML單元屬性，自動獲取通過聲功率、自動計算傳遞損失！這些在本課中都有講解！希望大家好好掌握這個例子
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展開 [轉帖]LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第九課 直接聲振耦合計算隔聲量
在老版本的VL中，大家可以看到李增剛書上計算板塊隔聲量使用的是邊界元法并且引入了結構模態(tài)，在新版Virtual.Lab 11中引入了結構求解器，所以對于隔聲量計算這類典型的聲振耦合問題，可以用直接聲振耦合的辦法解決，并且結合AML快速計算。此外，在LMS Virutal.Lab中還可以利用AML單元屬性，自動獲取通過聲功率、自動計算傳遞損失！這些在本課中都有講解！希望大家好好掌握這個例子！
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原作者：Superxjw
展開 【轉帖】LMS Virtual.Lab 11聲學視頻教程 第九課 直接聲振耦合計算隔聲量
本節(jié)課將使用直接聲振耦合的方法計算板塊隔聲量，在本課中，還是使用聲學有限元中的AML方法（FEM-AML），這一課類似的內(nèi)容，在LMS Virtual.Lab 11的On-Line Help中有，這是一個非常非常典型的例子！在老版本的VL中，大家可以看到李增剛書上計算板塊隔聲量使用的是邊界元法并且引入了結構模態(tài)，在新版Virtual.Lab 11中引入了結構求解器，所以對于隔聲量計算這類典型的聲振耦合問題，可以用直接聲振耦合的辦法解決，并且結合AML快速計算。此外，在LMS Virutal.Lab中還可以利用AML單元屬性，自動獲取通過聲功率、自動計算傳遞損失！這些在本課中都有講解！希望大家好好掌握這個例子！
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本教程轉自Simwe
原作者Superxjw
展開 Simcenter 3D 專業(yè)仿真分析平臺聲振仿真技術網(wǎng)絡研討會 （2016年8月30日 ）
會議亮點：
▲ Simcenter 3D聲學仿真繼承Simcenter 3D 平臺優(yōu)勢：實現(xiàn)流程與專業(yè)的完美融合
▲ NX-Nastran求解器和LMS Virtual.Lab聲學求解器的代碼級集成
▲ 獨一無二的FEM AML和行業(yè)標桿級BEM核心算法支持
▲ 跟NX-Nastran完全統(tǒng)一的結果輸出和后處理
為了應對復雜挑戰(zhàn)，產(chǎn)品研發(fā)團隊需要一個統(tǒng)一且共享的平臺來實現(xiàn)所有學科的仿真分析，而且該平臺應具有易用且先進的分析工具，可提供更為高效的工作流程，并能夠生成一致結果。基于這一理念Siemens PLM Software推出了Simcenter? 3D ，它將帶來了仿真效率的突破性提升，更有效地滿足復雜產(chǎn)品設計過程中的仿真與分析需求。
Simcenter 3D是 Siemens PLM Software吸收并借鑒了數(shù)十年仿真領域知識與經(jīng)驗而推出的新一代3D CAE平臺。Simcenter 3D匯聚了Nastran?、SDRC I-deas?、NX? CAE、STAR CCM+?和LMS?等眾多成熟CAE工具的優(yōu)勢技術。Simcenter 的3D解決方案為3D CAE提供統(tǒng)一、可擴展、開放且可伸縮的仿真分析環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)結構線性&非線性有限元、振動噪聲、熱、流、復合材料、多體動力學、疲勞、優(yōu)化及多物理場分析等，并能夠與設計、1D仿真、測試和數(shù)據(jù)管理無縫鏈接。
Simcenter 3D Acoustics秉承了LMS Virtual.Lab在聲振分析方面的領先技術，其BEM與FEM AML技術代表了相應聲振仿真領域的最高水平，在內(nèi)場與外場聲振預估以及聲學內(nèi)飾精確建模方面有獨具特色。
展開 揚聲器設計與仿真-聲固耦合
01
—
聲固耦合
當一個振動的結構體驅(qū)動了傳遞聲壓波的氣體或液體（流體）時，就會有聲音產(chǎn)生。振動著的物體可以是板、膜或固體。流體介質(zhì)中的壓力波也會在固體中產(chǎn)生振動。這個過程也被稱為聲-結構相互作用。這個相互作用是雙向的。
對“聲-結構相互作用”的研究涉及到兩個不同領域的物理學分支的相互結合：聲學和結構力學。在某些情況下，流體中的聲壓波和固體的振動都強到足以發(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
—
雙向聲固耦合
揚聲器中，音圈的上下移使揚聲器的振膜發(fā)生振動。這會使周圍的空氣產(chǎn)生壓力變化，并產(chǎn)生能讓人聽到的聲音信號。揚聲器振膜周圍的空氣也會影響圓錐體本身的運動；其中的一個例子就是所謂的“附加質(zhì)量”。
揚聲器空氣隨動質(zhì)量計算
在揚聲器的設計和優(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手進行雙向聲固耦合。
以Comsol自帶的揚聲器模型為例進行說明。聲固耦合在單獨的多物理場耦合模塊中設置。如下圖所示。
既然進行手動耦合，那么先刪除這個聲結構邊界。然后在聲場中定義法向加速度邊界，在到固體力學中加載邊界的聲壓。
和軟件自動耦合結果對比，結果是完全一致的。只存在非常微小的數(shù)值計算誤差。
03
—
拓展
手動聲固耦合除了加深對軟件計算背后的原理的理解之外，還有一個額外的好處。當可以認為聲場對固體振動影響很小時，可以手動進行單向的固體到聲場的耦合。
展開 
設計仿真 | 海克斯康亮相第二十屆汽車NVH控制技術研討會
本屆會議以“智能聲振·創(chuàng)見NVH未來”為核心主題，采用大會演講、專場研討、標準預研、沙龍交流、沉浸式新技術路演以及Back Business Communication等多元化交流形式全方位展示NVH控制技術的最新動態(tài)。會議共同分享最新研究成果、行業(yè)發(fā)展趨勢及前沿技術。
海克斯康作為受邀企業(yè)參加，來自海克斯康工業(yè)軟件事業(yè)群的聲學專家白玉儒帶來了題為《車輛NVH性能和音響聲振耦合仿真解決方案》的主旨演講，現(xiàn)場展示了海克斯康設計與工程仿真軟件在汽車NVH領域的整體解決方案，為汽車行業(yè)駕乘舒適性系統(tǒng)的發(fā)展提供了強有力的支持。
面向國內(nèi)飛速發(fā)展的汽車行業(yè)，海克斯康工業(yè)軟件提供了針對車身NVH性能一站式的仿真及優(yōu)化方案。可以幫助企業(yè)實現(xiàn)整車全頻段聲學包的開發(fā)，主動行人警示音系統(tǒng)以及通過噪聲的設計，車身、車門等附件模態(tài)分析和優(yōu)化，基于仿真的路面不平順引起的車內(nèi)噪聲一體式分析以及動力總成的NVH設計和聲學封裝優(yōu)化；特別是針對車內(nèi)NVH的全頻段仿真，海克斯康仿真方案可以基于一套Nastran有限元模型，實現(xiàn)有限元方法、虛擬統(tǒng)計能量方法的自動建模和分析，實現(xiàn)仿真結果從低頻到高頻準確過渡。音響在整車集成環(huán)境下的結構、腔體共振仿真方案也為車內(nèi)音響娛樂系統(tǒng)的聲場和NVH性能預測提供了一種新的模擬思路。自上個世紀90年代進入中國，MSC工程技術人員一直為廣大OEM、零部件提供技術培訓與咨詢服務，行業(yè)背景深厚。海克斯康近幾年推出的基于AI和機器學習的新一代仿真軟件Odyssee也在汽車NVH領域發(fā)揮著越來越大的作用，可實現(xiàn)多應用場景的智能仿真及優(yōu)化。
隨著中國電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，對汽車行業(yè)也提出了更高的新挑戰(zhàn)，海克斯康將持續(xù)秉持著慧心制造的理念，通過不斷的技術革新，提供更快捷、更智能的NVH解決方案，賦能汽車行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
展開 焊點失效的熱振耦合疲勞仿真分析
3.4 模型驗證
通過模態(tài)試驗和有限元模態(tài)分析，將整體固有頻率和固有振型進行對比，從而驗證有限元模型的正確性。
3.5 邊界條件設置
不同輸入及PCB邊界條件對焊點振動疲勞可靠性將會產(chǎn)生影響——外因
3.6 測試與建立仿真模型
? 測試確定產(chǎn)品仿真等效阻尼
? 測試確定產(chǎn)品等效材料模型
? 建立整體振動響應分析仿真模型
△圖6：關鍵焊點有限元分析
4、振動實驗與數(shù)值模擬方法研究（模型驗證）
? 測算PCB中心撓度值
? 隨機振動試驗
? 實驗與仿真結果的對比
5、熱振耦合條件下焊點失效機理研究
5.1 板級熱振耦合實驗設計（將PCB板組裝到振動臺）
5.2 熱振耦合條件下溫度載荷設定
5.3 板級熱振耦合實驗結果與數(shù)值仿真
△圖7：不同PCB板不同溫度循環(huán)之后的功率譜密度
△圖8：五個循環(huán)后計算功率譜密度與測試功率譜密度比較
△圖9：熱振耦合后的焊點開裂行為
6、焊點損傷機理研究
? 基于疲勞實驗與SEM研究損傷起源與擴展
? 觀察裂紋早期位置研究裂紋萌生規(guī)律
? 通過觀察焊點完全失效路徑研究裂紋擴展路徑
? 分析裂紋在層間擴展路徑研究焊點破壞模式
△圖10：熱振耦合后的焊點開裂行為
備注：
IMC是Intermetallic compound之縮寫，筆者將之譯為"介面合金共化物"。廣義上說是指某些金屬相互緊密接觸之介面間，會產(chǎn)生一種原子遷移互動的行為，組成一層類似合金的"化合物"，并可寫出分子式。在焊接領域的狹義上是指銅錫、金錫、鎳錫及銀錫之間的共化物。其中尤以銅錫間之良性Cu6Sn5(Eta Phase)及惡性Cu3Sn(Epsilon Phase)最為常見，對焊錫性及焊點可靠度(即焊點強度)兩者影響最大。
展開 揚聲器仿真不同耦合方式對比
揚聲器涉及到很多物理場。最核心的是磁場，結構，聲場。
做揚聲器響應，包括頻響曲線，阻抗曲線等仿真的時候，一般來說，至少需要同時考慮以上三種場之間的相互耦合。
之前有寫過一篇文章論述過聲固耦合
聲固耦合
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
并嘗試了用自己寫耦合的方式取代軟件自帶的聲固耦合，結果一致。
同理，磁路和振動系統(tǒng)的耦合，在音圈上
通電音圈在磁場中受到洛倫茲力
音圈運動造成反向電動勢，使得音圈整體電壓發(fā)生變化
也同樣可以自己寫。感興趣的朋友可以自行嘗試和對比。
今天主要想談的是，揚聲器響應仿真的不同的模型簡化方法和多物理場耦合思路：
A. 只仿真聲場，激勵采用集總參數(shù)的方法加載。參考comsol案例“l(fā)umped_loudspeaker_driver”
B. 三場耦合。參考comsol案例“l(fā)oudspeaker_driver”
C. 只考慮聲固耦合，磁路先單獨計算。 參考comsol案例“l(fā)vented_loudspeaker_enclosure”
D. 只考慮聲固耦合，阻抗模型采用傳統(tǒng)的RL電路。
經(jīng)過不同方法，以及與實測頻響曲線的對比。建議：一般情況下采用B方案；3維模型采用C方案；D方案也可以考慮，只是阻抗模型的準確度會對中高頻產(chǎn)生一定的影響；只考慮低頻的時候，可以采用A方案。
詳細的對比大家可以自行嘗試。授人以魚不如授人以漁。
展開 旋轉機械流致噪聲解決方案
2.2.2流致振動噪聲分析流程
在進行流致振動噪聲計算時，一般需要考慮流體脈動引起結構的振動噪聲，考慮到流體可壓計算收斂困難和計算效率低等原因，通常CFD定義為不可壓模型，此時需要提取結構表面（如管道或者蝸殼等）脈動信息和湍流聲源，同時考慮殼體內(nèi)外部聲場、結構聲透射以及吸聲材料特性等，進行包含有流場和結構的聲振耦合求解，獲得流動引起的結構輻射噪聲問題。
圖2-2 流致振動噪聲計算流程圖
對以上分析流程解釋如下：
（1）建立CFD分析模型，利用URANS、LES或DES方法進行非定常流場計算，輸出CFD基本量如速度、壓力、密度等值；
（2）利用Actran軟件提取流動壓力脈動和體聲源信息，然后進行離散傅里葉的時頻轉換，將時域的信息轉換為頻域的信息；
（3）建立聲振耦合仿真計算模型，將（2）中獲得流體氣動聲源激勵和湍流脈動激勵插值到聲學網(wǎng)格上，同時可以考慮試驗值獲得的結構振動激勵；
（4）進行流體和結構耦合的旋轉機械系統(tǒng)振動與噪聲求解計算；
（5）結果后處理，導出預設場點的聲場云圖和聲壓頻響函數(shù)，或者導出結構振動位移。
實際的工程問題可能同時存在上述的兩種噪聲源（湍流噪聲與流致振動噪聲），試驗測試的結果往往也包括所有這些噪聲源，但是我們很難從測試數(shù)據(jù)中分離出這些噪聲源。采用數(shù)值仿真手段就很容易對這兩種噪聲源分開計算，也可以同時考慮兩種噪聲源作用下的噪聲結果，這樣做的目的就可以方便的統(tǒng)計出不同噪聲源對噪聲的貢獻量，以及不同噪聲源起主導作用的頻段，從根本上了解噪聲的發(fā)生機制，為后續(xù)降噪優(yōu)化提供科學的依據(jù)。
3 數(shù)值計算建模規(guī)范
3.1CFD計算設置規(guī)范
3.1.1網(wǎng)格劃分要求
流動噪聲計算中核心部件是旋轉葉片，為了更好的計算流動區(qū)域的流場，特別是葉片的流動邊界層，需要對葉片生成邊界層網(wǎng)格。
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