1、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，
2、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
3、立一个新的模型。点击 FileImportModel，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 MechanicalElastic，输入 7000 作为杨氏模量， 0.33 作为泊松比；点击GeneralDensity，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 OtherAcousti
4、c 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
5、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。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。图 33在 Edit Step 对话框中，选择 Compute complex resp
6、onse, 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 434 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 SurfaceManager，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 InteractionPropertyManager ，点击 Create，定义接触特性
7、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 InteractionManagerCreate，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 7同时在 Edit Interaction 对话框里面，在 Slave node/
8、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 ConstraintManager，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
9、框中输入容差为 2。如图 9 所示。图 8图 935 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 ToolsSet Manager，开始定义 Set 名为 BOLTNODE。 使得从主菜单中选择 BCManager，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 Reg
10、ion 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 ToolsAmplitude ，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=
11、ACCELERATIONboltnode,3,98103.6 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1进入 Job 模块，从主菜单中选择 JobCreate ，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。
