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 汽车引擎盖的声辐射分析
发布者:Pauling163 出处:百度文库 日期:2014/3/23 阅读:2942 推荐:0 点评:0
   

汽车引擎盖的声辐射分析

引言:

在汽车工业中,汽车引擎盖的振动是导致声波辐射的重要原因。而在这些引擎盖中,阀盖由于其面积较大,且厚度相对较薄,所以被一致认为是主要的噪音贡献者。因此跟结构分析相结合下的,对阀盖的声学分析已经成为设计流程中的一个重要的环节。

问题的描述:

            阀盖的噪声辐射分析中,需要模拟附着在阀盖上的外部空气,而且它是向外无限延伸的,因此直接用声学有限单元去模拟无限的空气区域是不合理的。在Abaqus中可以通过两种方式来模拟无限声学介质的影响:一,使用声学无限单元;二,用阻抗边界来模拟。

在对外部的噪声辐射问题进行仿真分析时,无限单元法的应用已经越来越广泛。无限单元可以直接在结构上定义,或者也可以在声学有限单元区域的终面上定义。

    对于边界阻抗技术,实质上属于无反射边界条件。然而当用此来模拟结构外部的区域时,结构与辐射表面的距离必须足够大(通常取声波波长的1/3)。

声学无限单元计算公式与声辐射阻抗边界的计算有几个关键的区别:无限单元采用更高阶的差值函数,而声辐射边界则采用一阶差值函数。虽然无限元计算每个单元的花费更高,但是无限单元的要比阻抗边界精确很多,因此通过减小无限元的单元规模,从而可以大大的降低结构总的计算时间;

三、模型的建立

31模型的导入:

启动Abaqus/CAE,在Start Session对话框中,选择Create Model Database按钮。建立一个新的模型。

点击File——〉Import——〉Model,导入整个孤立网格的模型,导入的模型如图1所示。

32创建材料和截面属性:

            进入property模块,点击左边的工具栏的Create Material 按钮,如图2。进入Edit Material菜单,输入Mat-1作为阀盖材料的名称。

    2.点击Mechanical——〉Elastic,输入7000作为杨氏模量,0.33作为泊松比;点击General——〉Density,输入1.95E-9作为材料密度。

            3.创建一个名称为ELASTIC-AIR的材料,作为垫片材料的名称,其密度为1.2E-12,点击Other——〉Acoustic Medium,输入体积模量0.142

            4. 点击左边的工具栏的Create Section按钮,在Create Section对话框中,命名为AIR-INFINITE,选中Other——〉Acoustic infinite,点击continue,在Edit Section菜单中选中ELASTIC-AIR作为材料。

            5. 同上,创建一个名为SHELLSection,选中shellhomogenous,点击continue,在

Edit Section菜单中选中MAT1作为材料,壳厚度输入2.5

6.同上,创建一个名为SolidSection,选中solidhomogenous,点击continue,在Edit Section菜单中选中MAT1作为材料.

7.将以上材料和截面依次分配到相应的部件上。

33 分析步的设定以及输出需求的设定

            1.进入step 模块,点击工具箱栏的Create Step按钮,进入Create Step对话框。

            2.如图3所示,建立一个在Linear perturbation中选择Steady-state dynamic,Direction的分析步,命名其为Step-1,点击continue

                             3

3.在Edit Step对话框中,选择Compute complex response, 并且输入扫频范围800-1007Hz,1007-1296Hz和扫频个数分别为55。如图4所示

4

34定义相互作用属性

进入Interaction模块,首先定义各个面,便于定义接触以及连接方式等。

1.从主菜单选择Tools——〉Surface——〉Manager,开始定义Surface。定义阀盖壳面底部和实体上表面的名称分别为SHELL-BOT-ELEM, SOLIDELE;定义阀盖壳面上表面和无限单元区域的表面名称分别为SURF-1SHELL-SURF

2. 先在主菜单栏里点击Interaction——〉Property——〉Manager,点击Create,定义接触特性名称为FRIC,,Type项里面选择Contact,点击Continue,定义Pernalty摩擦系数为0.2,点击OK,如图6所示。

3.在主菜单上点击Interaction——〉Manager——〉Create,在Create Interaction,选择Surface-to-Surface contact,如图5所示。

 

                           6

 

点击Continue,在界面右下角点击surfaces按钮,如图7所示,分别选择刚才创建的SOLIDELESHELL-BOT-ELEM为主,从表面。

                                7

同时在Edit Interaction对话框里面,在Slave node/Surface Adjustment栏下指定,specify tolerance for adjust zone 1,并勾上Tie adjusted surfaces栏,即将其定义为Tie 接触。并且选择Fric为其接触属性,如图8所示。

            4. 定义Tie约束,从主菜单中选择Constraint——>Manager,然后点击Create,在出现的对话框中,命名为,在Type栏中选择Tie,点击continue。出现Edit constraint选项框,分别选择SURF-1SHELL-SURF为施加Tie约束面,在Specify distance对话框中输入容差为2。如图9所示。

 

8

 

9

35定义边界条件和外载荷

1.进入Load模块。首先定义Set,来方便施加载荷。从主菜单选择Tools—〉Set—〉Manager,开始定义Set名为BOLTNODE 使得从主菜单中选择BC—〉Manager,在Boundary Condition Manager中,点击Create,在出现的Create Boundary Condition对话框中,命名这个边界条件为Disp-BC-1,选择Displacement/Rotation,按下Continue按钮。如图10所示。

            点击窗口下方的Set按钮,在出现的Region Selection窗口中选择BOLTNODE集合,按下Continue按钮。在出现的Edit Boundary Condition对话框中钩上U1U2选项,将U1,U2约束住。

3.加入振动位移载荷,首先定义幅值曲线,选择Tools——〉Amplitude—〉,在出现的Create Amplitude对话框中,命名幅值曲线为SINE,选择typeTabular,然后输入不同时间点对应的值。如图所示

接着利用关键词编辑器,定义*Boundary功能,并且调用所定义的SINE幅值曲线。如下所示定义:*BOUNDARY, AMPLITUDE=SINE, TYPE=ACCELERATION

         boltnode,3,,9810

3.6 本例题中声场也可以采用空气有限单元来模拟。

part中创建球形几何体作为空气部分,如图所示。

进入Assembly模块,采用Cut功能切除引擎盖部分,得到实际的空气模型,如上图所示。

Interaction 模块中将空气模型与引擎盖采用Tie连接约束。进入constraint,点击create,进入如下对话框,

并且在Interaction模块施加无反射边界阻抗。如下图

选择球形表面为阻抗界面

对空气模型采用四面体网格划分单元,单元类型选择AC3D4

其他分析设置与无限元分析相同。进入job模块进行计算。

3.7 进行分析,并可视化结果

1.进入Job模块,从主菜单中选择Job——〉Create,在Job Manager中点击submit提交任务,点击monitor来观察分析的过程。

2.分析结束后,点击Resutlts,对结果进行可视化。如图无限元条件和阻抗边界两种方式下的为声压分布

 

3 点击工具栏的Plot Deformed Shape按钮,显示了结构的前三阶模态。

 

 

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