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OptiStruct实例：汽车声控建模

news 来源：原创 2025/5/16 9:44:13

本章通过一个Tim-BaDy模型，展示利用AemmiecaviyMet工具进行声腔网格划分的过程因为南腔是考康边界的声场，所以在开展腔建机之的N营涉设物建大致封闭的边界模器东有内商院建权为例，首先需要准备自车身所合之的、首先委部)结构的有限元型车内声腔内部还包含座椅声腔，因此还需准备根据座椅蒙皮几何构建的面网格。

模型设置

做好前期准备之后，将网格模型导人HyperMesh。前期准备的模型如图 12-2 所示。

设置声腔模型生成参数在菜单栏中单击 Mesh->Create-> Acoustic CavityMesh，打开声腔网格创建面板。在声腔创建面板的工具栏中，单击 0ptions 按钮，打开 Options 对话框，在其中设置声腔模型的生成参数。 Step 01选择网格类型(Meshing)。目前有Hexa-tetrahedral与All tetrahedral 两种可选。其中Hexa-tetrahedral表示生成的网格为四面体与六面体的混合型；All tetrahedral表示生成的网格全部为四面体。此处采用默认设置。 Step 02设置声腔3D网格质量下限(Solid element checks)。这里包括最小六面体网格角雅克比(Minimum hexa comer jacobian)和最小四面体网格坍塌系数(tetcollapse)，默认值分别为0.2与0.1。这里的默认值已经能满足绝大部分工程问题对网格质量的要求，因此保持默认。 Step 03设置声腔网格组件的最大显示数量(Displaystructural cavities)。因为作为声腔边界的组件之间距离不一，所以声腔网格在生成过程中可能形成若千个单元数量、规模、大小不等的组件。如果这里选择 AI，则表示生成的所有网格组件均要求显示;如果选择Largest 并设置一个数值则表示单元数量规模最大的前若干个组件要求显示，其余的组件隐藏。此处采用默认设置，仅显示前 10个规模最大的组件。 Step 04设置每个波长上的单元数量(No.elements per length)。在工程上一般认为每个波长至少需要覆盖6个有限元网格单元才能保证波在有限元网格中的传递不产生失真，因此这里建议输入数值不要小于6。此处采用默认值6。 Step05设置介质网格属性(Properties)。此处包括针对声腔整体(Interior)和座椅声腔(Seat)两个部分的气体密度、声速两个参数。参数默认值是以空气(25℃，标准大气压下)作为介质进行设置的，可以根据工程实际进行修改。此处保持默认。下方的Creatematerial and propertycards勾选与否决定了声腔网格的生成过程中是否需要同时生成材料和属性卡片。此处勾选。 Step 06 设置完成之后单击OK按钮退出对话框。设置流程如图12-3所示。

图12-3 设置声腔模型的生成参数

生成声腔网格

声腔网格生成设置面板如图12-4所示。

Step 01在面板中用structure组件选择器来选择整个声控的边界组件，包括白车身+闭合件（侧门、天窗、背门）结构。用seat组件选择器来选择座椅声控的边界组件，包括各个座椅蒙皮。

图12-4声腔网格生成设置面板

选项说明在cmpling项中，软件提供了3种模式来实现座椅声腔网格和整体声腔网格之间的节点。合。其中默认的nodetonoderemesh表示软件会对整体和座椅声腔网格进行网格重建。在保证离类组件在分界面上共节点。seals are master MPC和seats are slave MPC 则表示软件在整体网格与座持。格的分界面上创建 MPC来实现两个组件的连接，区别仅在于前者表示座椅网格节点为MPC的主点，后者表示座椅网格节点为 MPC从点。

如果勾选create hole elements，则生成声腔过程中软件填补边界组件上的孔洞结构时所生成的临时单元，会复制一份变为永久单元，以便后续观察软件对哪些孔洞结构进行了封填。此处不予选。各文本框含义如下。

target element size:表示目标单元尺寸，默认为 40。
min element size:表示最小单元尺寸，默认为 10。
max element size:表示最大单元尺寸，默认为40。
max frequency:表示分析中所关注频率的上限。
gap patch size:表示需要网格缝合的最大间隙尺寸。在边界组件中，如果两个组件的间隙小于该值则软件自动对间隙生成临时网格进行缝合。默认值为50。
hole patch size:表示需要网格封填的最大孔洞尺寸。在边界组件上，如果组件上的孔洞结构尺寸小于该值则软件对孔洞自动生成临时网格进行封填。默认值为200。
fealure angle:表示用于结构特征识别的特征角上限，默认值为45°。 max frequency与 max element size之间存在函数关系，两者设定任意一个，则另外一个的数值自动计算。例如，max elemenl size默认值为40(mm)，根据之前每个波长上至少6个单元的设定,波长最小为40x6=240(mm)，根据之前声速为340000(mm/s)的设定，所关注频率的上限为f=/A=340000/240=1416.7(Hz)。 Step 02以上说明中的选项均保持默认。单击preview按钮，即可查看预生成的声腔网格，如图12-5 所示。 Step 03 对预生成的声腔网格进行检查，隐藏多余的细小声腔网格组件。 Step 04在浏览器中将 Response points 切换至 Read fomnle。导人图12-5预生成的声腔网包含特征点(可能为响应点，也可能为激励点)坐标和标签信息的文件。.cv文件格式及导人效果如图 12-6 所示。

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

Step 05在声腔网格创建面板的底部单击MeL按讯生成声腔网格，如图12-7所示。软件同也会生成声腔的材料及属性卡片，将材料和属性赋予对应的声腔模型。

图12-6.csv文件及导人特征点后的效果示意图

3.耦合性能检查声腔网格创建完成之后，仍然在声腔网格创建面板中。切换到Interface 界面，对声腔网格与结构网格之间的耦合性进行检查，如图12-8 所示。 Step 01 Select components 栏选择 Al，表示之前生成的声腔网格均参与检査。 Step 02ACMODL options 栏的所有数值保持默认，参数含义参见12.3.2节中 ACMODL卡片的定义。勾选 Create ACMODL card 复选框，表示检查过程中按照上述参数创建一个 ACMODL卡片。

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选项说明 Review interface 中，软件提供了3种视图类型，用于查看声腔网格与边界网格的耦合性。

Color elemenls on fuid faces:表示在声腔网格表面生成一层面网格，面网格显示为紫色则表示该单元上的节点能够与边界网格发生耦合，青色则表示不能与边界网格发生耦合。
Highlight uncoupled fuid grids:表示无法与边界网格发生耦合的流体网格节点将高亮显示。
Highlight structure grids:表示无法与流体网格发生耦合的边界网格节点将高亮显示从结果来看，此例中声腔表面绝大部分网格节点能与边界网格发生合，可视为通过检查。

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