ANSYS结构声振耦合解决方案

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1、ANSYS结构-声振耦合技术解决方案安世亚太成都办事处马武福2007-6-21主题内容产品设计/研制中关注的噪声问题ANSYS软件的结构-声噪耦合解决方案典型应用实例小结技术主题ANSYS声-结构耦合ANSYS声学模型ANSYS声学流体单元ANSYS声学超弹材料ANSYS声学粘弹材料ANSYS结构接触技术ANSYS结构动力学ANSYS/LS-DYNA声学声学应用举例车厢内噪声强度分布发动机汽缸盖振动噪声ANSYS声-结构耦合（ANSYS多物理场耦合）声学分析能力单/多介质声传播特性结构振动声波声压激励结构

2、振动声振耦合输出声压力分布与梯度声压级声波散射、衍射、传输、辐射、衰减等参数结构动态变形应力等结构声学材料—非线性材料超弹材料粘弹材料接触多体接触自接触动力学自由振动—模态分析瞬态振动谐振动随机振动声波在管内震荡主动声纳探测声波从空气传入水中主动声纳探测ANSYS声学模型模型类型2D平面模型：Fluid29/Fluid1292D轴对称模型：Fluid29/Fluid1293D模型：Fluid30/Fluid130模型组成内部声学流体：Fluid29/30附着层声学流体：Fluid29/30无限边界域声学流

3、体：Fluid129/130结构：结构单元FSI—流构耦合界面二维流体-结构模型ANSYS声学模型二维结构模型模型类型平面模型轴对称模型单元类型PLANE42单元PLANE82单元PLANE182单元PLANE183单元三维结构模型SOLID45单元SOLID95单元SOLID185单元SOLID186单元ANSYS声学模型FSI—流固界面结构单元与流体单元接触作用表面定义流体压力与结构作用界面主动声纳性能仿真（中间为中空刚性球）ANSYS声学模型声学流体材料流体密度流体中声速边界声吸收系数结构材料弹性材

4、料超弹材料粘弹材料弹塑性材料其他材料se.e.e0Fu拉伸压缩超弹特性粘弹特性ANSYS声学流体单元Fluid29/30单元声波传播和水下结构动力学界面上吸收材料声波衰减稳态、模态、谐波和瞬态声学(与结构耦合)分析自由度设置设置选项K2=0：内部流体仅具有流体压力自由度（PRES）设置选项K2=1：附着层流体流体具有结构(UX/UY/UZ)和流体压力(PRES)Fluid129/130单元模拟FLUID29/30模型边界外的无限流体域吸收效果二级吸收边界条件，传出的压力波到达模型边界时将被“吸收”，

5、只有微量反射回流体域无限域液体中声波-结构振动声学超弹材料材料性能能承受大弹性可恢复变形，任何地方都可达100-700%几乎不可压缩应力-应变关系是高度非线性的拉伸材料先软化再硬化，而压缩时材料急剧硬化Fu拉伸压缩声学超弹材料18x单元超弹性模型多项式模型应变可达300%Neo-Hookean模型一个简单的超弹模型单轴拉伸应变可达30~40%剪切应变可达80~90%Mooney-Rivlin模型两项形式拉伸应变可达90~100%；更多项形式可以捕捉工程应力-应变曲线的拐点5~9项形式应变可达100~200

6、%Arruda-Boyce模型——8链模型基于统计的模型，需要的实验数据很少应变可达300%Ogden模型基于主延伸率算法，更精确，但计算相对费时应变可达700%Solid185+Neo-Hookean根据应变大小和材料数据选择适当的超弹模型声学超弹材料HYPER5x单元超弹性模型包括HYPER56,58,74和158仅用于模拟几乎不可压缩Mooney-Rivlin材料HYPER8xHYPER84和86模拟Blatz-Ko可压缩泡沫类材料声学粘弹材料同时具有弹性固体和粘性液体相结合的行为特性率相关行为材料

7、性能与时间和温度都有关粘弹性响应可看作由弹性和粘性部分组成弹性部分是可恢复的,且是瞬时的粘性部分是不可恢复的,且在整个时间范围内发生用于模拟玻璃和聚合物等声学粘弹材料ANSYS提供广义Maxwell粘弹模型由k个并联的弹簧和缓冲筒数组成是通用模型,Maxwell,Kelvin-Voigt和SLM是其中的特殊情况ANSYS提供粘弹单元类型VISCO88(2D)和VISCO89(3D)是高阶单元(能使用退化形式)VISCO88/89单元有应力-刚化能力G0G1G1Gkh1h2hk...结构接触技术接触问题：点

8、-点、点-面和面-面接触多体接触或自接触静水压和声压作用下粘弹或超弹材料变形内孔接触作用接触行为：摩擦特性：静摩擦和滑动摩擦传热特性：导热、对流和辐射行为特性：标准分离、初始绑定、接触绑定、绑定滑移和无限大摩擦结构动力学模态分析自用振动的结构自振频率及振型谐响应分析在周期载荷作用下的结构响应特性瞬态分析在任意岁时间变化载荷作用下的动态响应特性谱分析在随机载荷作用下的动力响应特性利用声-固耦合场的瞬态动力学功能仿真瞬态脉冲声波的