VAONE统计能量分析建模仿真全流程解析
统计能量分析(SEA)适用于解决高频区内的复杂系统动力学问题,根据每个子系统带宽内模态数M多少,可以将研究对象的频率范围划分为低频区、中频区和高频区:
当 M≤1 时,定义为低频区
当1<M<5时,定义为中频区
当 M≥5 时,定义为高频区
本文讲解采用统计能量分析方法进行建模仿真的主要流程及关键要点。
软件版本:VA ONE 2019
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模型前处理
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基于有限元模型前处理。在有限元软件(如Hypermesh或ANSA)中对有限元模型进行清理(无关零件删除)、分割与分解(对称部件切割与单个板件分解)、模块化以及零件化(板件或零件组合装配),得到满足SEA建模的最终模型
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基于几何模型前处理。在3D软件(如UG或CATIA)中对几何模型进行清理、分割与分解,按照零件类别分别导入到VA One中生成有限元模型(针对网格质量要求高的分析需导入到有限元软件中进行网格划分并做质量检查)
SEA建模
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一般SEA建模方法包括:直接节点建模法、间接节点建模法、有限元模型建模法、几何模型建模法(也可归类到间接节点建模法),常用的主要是间接节点建模法
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根据模型轮廓在每个特征位置建立节点,并根据节点生成SEA板件,并注意不同零件之间的共节点建模
关键检查
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模态数检查。建立完每块SEA板件后需进行模态数检查,保证模态数满足高频区要求,以利于精度的提升
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自由边检查。SEA板件之间需要共节点连接,否则将会出现自由边,自由边的存在导致不同板件之间无法进行能量的传输
材料属性建立
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材料属性建立。根据零件的材料类型选择合适材料模块,主要包括各向同性材料、各向异性材料、粘弹性材料
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物理属性建立。根据SEA板件结构型式选择合适的梁、平板&壳子系统模块,主要包括均匀板、三明治板、三明治-复合板、复合板、一般层压板和肋板
声学包建立
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声学材料属性建立。根据声学包的材料类型选择合适的材料模块,主要包括发泡材料、纤维材料,发泡材料需要考虑9大声学参数,纤维材料需要考虑6大声学参数
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声学包建立。根据声学包覆盖状态选择合适声学包建模模块,主要包括声学包模块(批量声学包加载)、NCT模块(单层或多层声学包加载)、自定义模块(声学包试验数据加载)、MNCT模块(复合声学包加载)
声腔建立
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声腔是振动噪声传播的介质,也是分析的载体,需要注意建立声腔的SEA板件必须形成封闭的空间
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常用的建模方式是通过建模工具栏声腔工具来建立(也可通过脚本工具建立)
关键参数设置
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模态密度。模态密度是指在某一频率范围内单位频段内的模态数,对于简单结构可以使用如下公式计算:
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内损耗因子。内损耗因子是指子系统在单位频率、单位时间内损耗的能量与平均储存能量之比,内损耗因子由结构损耗因子、声辐射损耗因子和边界连接损耗因子组成,对于简单结构可以使用如下公式计算:
激励加载和结果输出
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激励加载。对于SEA分析常用的激励包括声功率、声约束、传播波场、扩散声场、湍流边界层和一般表面压力
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结果输出。一般常用的是Engineering Units中的结果
结·束·语
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