ANSYS结构声振耦合解决的方案.ppt

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 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 ANSYS声学模型 模型类型 2D平面模型： Fluid29/Fluid129 2D轴对称模型： Fluid29/Fluid129 3D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 无限边界域声学流体： Fluid129/130 结构：结构单元 FSI —流构耦合界面 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 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 弹性材料 超弹材料 粘弹材料 弹塑性材料 其他材料 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”，只有微量反射回流体域 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 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% 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% 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 HYPER8x HYPER84 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 结构接触技术 接触问题： 点-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