汽车引擎盖的声辐射分析.pdf

汽车引擎盖的声辐射分析汽车引擎盖的声辐射分析汽车引擎盖的声辐射分析汽车引擎盖的声辐射分析 引言 引言 引言 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 问题的描述 问题的描述 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 模型的建立三 模型的建立三 模型的建立三 模型的建立 3 1模型模型模型模型的导入的导入的导入的导入 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 3 2创建材料和截面属性 创建材料和截面属性 创建材料和截面属性 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SHELL的Section 选中shell和homogenous 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Solid的Section 选中solid和homogenous 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 3 3 分析步的设定以及输出需求的设定分析步的设定以及输出需求的设定分析步的设定以及输出需求的设定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 图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5 5 如图4所示 图4 3 4定义相互作用属性定义相互作用属性定义相互作用属性定义相互作用属性 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 1 SHELL 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 在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中 选 择Surface to Surface contact 如图5所示 图 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 SOLIDELE SHELL BOT ELEM为主 从表面 图图图图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 为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 1 SHELL 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 图8 图9 3 5定义定义定义定义边界条件和外载荷边界条件和外载荷边界条件和外载荷边界条件和外载荷 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U1 U2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type为Tabular 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 在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 并可视化结果进行分析 并可视化结果进行分析 并可视化结果