平板的ANSYS声学分析

Lordtomorrow

一、 参数说明

板的整体尺寸为**0.004m。为了求解方便，本次分析采用了板的一半即**0.004m进行谐响应分析，在板的上部中心位置施加1000N的力，频率范围为530－540Hz。

对此平板模型进行模态分析，其结果如表1所示：

表1 平板模态分析

阶数 1 2 3 4 5

频率（Hz） 二、有限元模型

图1 平板模型

图2 空气介质模型

三、网格划分

图3 整个模型的网格划分

四、结果与分析

图4 空气介质在平板振动频率为531Hz时的声压散布

图5 空气介质在平板振动频率为534Hz时的声压散布

图6 空气介质在平板振动频率为536Hz时的声压散布

图7 空气介质在平板振动频率为538Hz时的声压散布

图8 空气介质在平板振动频率为540Hz时的声压散布

经ANSYS求解，取得了表2所示的声压最大值和最小值，其内部具体的散布情形如图4至图8所示。

表2 声压散布 频率（Hz） 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 声压最大值（dB） 声压最小值（dB） 声压最大值195190185180175170165530531532533534535536537538539540541频率（Hz）

图9 声压最大值随频率的转变

声压（DB）声压最小值9085声压（DB）8075706560530531532533534535536537538539540541频率（Hz）

图10 声压最小值随频率的转变

从图9中可知，声压的最大值趋势中的最大值出此刻536Hz周围，与平板的一阶模态相一致；同理，图10中声压最小值散布趋势中的最大值也出此刻

536Hz周围，可知，平板的振动频率达到它的固有频率时振动最大，从而使得其产生声压最大。

程序清单

--------------------------------------------------------------------------------- /PREP7

ET,1,SOLID45 !壳单元 类型1

ET,2,FLUID30 ! acoustic fluid element with ux & uy(0-Structure present at interface (unsymmetric element matrix)) ET,3,130 ! acoustic infinite line element r,3,,0,0

ET,4,FLUID30,,1,0 ! acoustic fluid element without ux & uy(1-No structure at the interface (symmetric element matrix)) ! material properties !材料1为铁 MP,EX,1, MP,DENS,1,7800 MP,NUXY,1, !材料2为空气介质 MP,DENS,2, MP,SONC,2,344

!成立模型 wprot,0,-90,0

SPHERE,,,0,180 !SPHERE, RAD1, RAD2, THETA1, THETA2 wprot,0,90,0

BLOCK,0,, , , , 0 !BLOCK, X1, X2, Y1, Y2, Z1, Z2 BLOCK,,0, , , , 0 VGLUE,2,3

VOVLAP,1,2 !Overlaps volumes VOVLAP,3,4

!对编号为2的体划分网格 lesize,9,,,20,1

lesize,19,,,20,1 lesize,14,,,20,1 lesize,18,,,20,1 lesize,11,,,20,1 lesize,16,,,20,1 lesize,12,,,20,1 lesize,17,,,20,1 lesize,8,,,4,1 lesize,15,,,4,1 lesize,13,,,4,1 lesize,10,,,4,1

VSEL,s,,,2 VATT,1,,1

mshkey,1 !Specifies whether free meshing or mapped meshing should be used to mesh a — Use mapped meshing. VMESH,2 alls

!对编号为4的体划分网格 lesize,32,,,20,1 lesize,31,,,20,1 lesize,35,,,20,1 lesize,33,,,20,1 lesize,28,,,20,1 lesize,34,,,20,1 lesize,20,,,4,1 lesize,27,,,4,1

VSEL,s,,,4 VATT,1,,1

mshkey,1 !Specifies whether free meshing or mapped meshing should be used to mesh a — Use mapped meshing.

VMESH,4 alls

!对编号为1的体划分网格(此步骤划分网格需要手动进行) VSEL,s,,,1

VATT,2,,2 !指定的材料属性为空气介质(与结构耦合) SMRT,1 VMESH,1 alls

!修改不与平板（结构）接触单元的材料类型类型为空气介质（不与结构耦合） esel,s,type,,1 nsle,s esln,s,0 nsle,s esel,inve nsle,s

emodif,all,type,4 alls

!在边界生成吸收单元。（利用单元fluid130）

Asel,s,,,1,2 NSLA,S,1 type,3 real,3 mat,2

esurf !Generates elements overlaid on the free faces of existing selected elements. alls

!成立流－固接触面

Asel,s,,,8 Asel,A,,,10 Asel,A,,,7 Asel,A,,,5 Asel,A,,,19 Asel,A,,,15 Asel,A,,,17 Asel,A,,,20

NSLA,S,1

esel,s,type,,2 sf,all,fsi,1 alls

------------------------------------------------------------------------------------------------------- !第一种后处置方式，取得空气介质的声压散布，单位为分贝 /solu antype,harmic hropt,full f,131,fY,1000. alls nsubst,10 kbc,1

HARF,337,337 !加载80Hz的频率 SOLVE

!对与结构耦合的空气单元和未与结构耦合的空气单元进行后处置，取得声压散布 /post1 SET,FIRST esel,s,type,,2 esel,a,type,,4

PLESOL, NMISC,4, 0,

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------ !第二种分析后处置方式，

!利用谐波分析法对530－540Hz频率之间进行频率扫描计算第一阶弯曲模态，从而检测到结构模型的固有频率 /solu antype,harmic hropt,full f,131,fY,1000. alls nsubst,10 kbc,1

HARF,530,540 !加载频率530－540 SOLVE

!检测到结构模型的固有频率 /post26 plcplx,0 nsol,2,1,u,x,d1ux store conjug,3,2 prod,4,2,3 sqrt,5,4

*get,uxmx,vari,5,extrem,tmax

/COM ------------------------------------------------------------- /COM Expected Result: /COM

/COM The following \"uxmx\" should equal

/COM ------------------------------------------------------------- *status,uxmx finish