Akustiksimulation mit Simcenter 3D

BEM, FEM und ATV

Akustiksimulation mit Simcenter 3D

Für die Akustiksimulation mit Simcenter 3D, ehemals LMS Virtual.Lab, können Sie unterschiedliche Methoden nutzen um die akustische Leistung ihres Produktes schon früh im Entwicklungsprozess zu optimieren. Wir stellen Ihnen die wichtigsten vor.

Akustische Boundary Elemente (BE)

Akustische Boundary Elemente werden in Simcenter 3D und Virtual.Lab für die Berechnung einer akustischen Antwort sowohl abgeschlossener als auch unbegrenzter Bereiche angewendet. Da nur die Berandung des Fluidbereiches mit Hilfe der Boundary Elemente diskretisiert werden muss, ist die Anzahl der Freiheitsgrade des Systems vergleichsmäßig gering.

Die akustischen Boundary Elemente können mit den strukturellen finiten Elementen gekoppelt werden. Die Anregung kann dabei entweder durch akustische Quellen, durch schwingende Oberflächen oder durch eine mechanische Belastung des Strukturmodells definiert werden.
Eine vibroakustische Kopplung ist entweder durch das physikalische Strukturmodell oder durch die Struktureigenmoden realisiert. Mit Hilfe von Impedanzrandbedingungen kann eine akustische Dämpfung eingeführt werden, die Strukturdämpfung wird als modale Dämpfung vorgegeben.

Die akustischen Größen lassen sich an beliebigen Feldpunkten des akustischen Raums berechnen, während die Schwingungen der Struktur an den Knoten des Strukturnetzes ermittelt werden.

Akustische Finite Elemente (FE)

Die akustischen finiten Elemente in Simcenter 3D bzw. LMS Virtual.Lab kommen bei einer Berechnung der akustischen Systemantwort im Frequenzbereich oder bei der Ermittlung von akustischen Eigenmoden von Hohlräumen zum Einsatz.

Sie lassen sich sowohl in physikalische als auch modale Finite-Elemente-Modelle einbinden, wobei die Anregung entweder durch akustische Quellen, durch schwingende Oberflächen oder durch eine mechanische Belastung des Strukturmodells definiert werden kann.

Eine vibroakustische Kopplung ist mit Hilfe von Strukturmoden realisiert, die durch Simcenter 3D berechnet oder aus externen Programmen importiert werden können. Eine akustische Dämpfung kann durch poröse Stoffe, absorbierende Flächen oder Fluide eingeführt werden. Die Strukturdämpfung wird als modale Dämpfung vorgegeben.

Die Ergebnisse werden nicht nur für alle Knoten der akustischen und strukturellen Netze sondern auch an beliebigen Feldpunkten des akustischen Raums ermittelt.

Akustische Transfervektoren (ATV)

Mit Hilfe von Akustischen Transfervektoren lässt sich eine Schallabstrahlungsrechnung um ein Vielfaches beschleunigen.

Die Idee ist es, zunächst eine akustische Transferfunktion von der Oberfläche eines schallabstrahlenden Systems zu einer Anzahl von Feldpunkten (Mikrofonpositionen) zu bestimmen, unabhängig von der aktuellen Anregung. Anschließend werden diese Funktionen zu Akustischen Transfervektoren zusammengefasst und mit den vorliegenden Schwingungsrandbedingungen (Oberflächenschnelleverteilungen) multipliziert, wobei jetzt verschiedenste Schnelleverteilungen sehr effektiv parallel ausgewertet werden können.
In Simcenter 3D und LMS Virtual.Lab ist ein weites Spektrum von Berechnungsmöglichkeiten direkt mit der ATV-Methode verbunden. Hierzu zählen:
mehrfache Lastfälle (Oberflächenschnelleverteilungen) für eine Schallabstrahlungsberechnung,
eine numerische Motor- und Antriebsstrangakustik: Berechnung von Wasserfalldiagrammen akustischer Größen für einen kompletten Motorhochlauf in weniger als einem Tag,
eine inverse akustische Berechnung, d.h. aus dem gemessenen Schalldruck im Umfeld einer schallabstrahlenden Struktur wird die Schnelleverteilung auf deren Oberfläche berechnet,
eine Panel Contribution-Berechnung, die es erlaubt, den Anteil einzelner Wandelemente oder Komponenten am Gesamtschalldruck zu berechnen.

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