ansys软件在模拟分析声学换能器中的应用_莫喜平

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1、ANSYS软件在模拟分析声学换能器中的应用_莫喜平第２６卷第６期２００７年１２月声学技术ＴｅｃｈｎｉｃａｌＡｃｏｕｓｔｉｃｓＶｏｌ．２６，Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２００７ＡＮＳＹＳ软件在模拟分析声学换能器中的应用莫喜平（中国科学院声学研究所，北京１０００８０）摘要：ＡＮＳＹＳ是通常用于分析和设计声学换能器的有限元软件之一，通过实例给出分析声学换能器的处理过程，包括建模、施加载荷、设置求解选项、使用后处理器、以及获得换能器振动辐射参数的一般过程，并涉及宽带换能器、矢量换能器的发射与接收问题，对ＡＮＳＹＳ有限元软件模拟换能器的一些经常遇到的问题细节的处理方法做

2、了较全面的概括。还简要讨论了流体中结构模态分析的一般处理方法，对结果数据进行数学运算操作并获得换能器的特性参数等等。关键词：ＡＮＳＹＳ软件；声学换能器；模拟分析；特性参数中图分类号：ＴＢ５６５ＴＢ５６１文献标识码：Ａ文章编号：１０００－３６３０（２００７）－０６－１２７９－１２Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｓｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ———————————————————————————————————————————————ｕｓｉｎｇｔｈｅＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅＭＯＸｉ－ｐｉｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｃｏｕｓｔｉ

3、ｃｓ，ｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅａｎｄｄｅｓｉｇｎａｃｏｕｓｔｉｃｓｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ，ｉｓｏｎｅｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｇｒａｍｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂｙｔａｋｉｎｇａｎｅｘａｍｐｌｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇａｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｉｓｅｘｐｌａｉｎｅｄ，ｓｕｃｈａｓｂｕｉｌｄｉｎｇｍｏｄｅｌｓ，ａｐｐｌｙｉｎｇｏｐｅｒａｔｉ

4、ｎｇｌｏａｄｓ，ｓｅｔｔｉｎｇｏｐｔｉｏｎｏｆｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ｕｓｉｎｇｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ；ａｃｏｕｓｔｉｃｓｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｐｏｓｔ－ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ，ａｎｄｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇｍａｔｈｅｍａｔｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｏｎｒｅｓｕｌｔｄａｔａｔ———————————————————————————————————————————————ｏｇｅｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａ新机

5、理、新结构换能器也不断取得技术突破，在此技１引言１术发展的背后也有飞速发展的计算技术和数值分析软件提供支持，尤其是复杂结构形式和复杂激励机理及其耦合作用的换能器设计更是依赖着数值计算这一有力工具。ＡＮＳＹＳ软件是目前比较流行的大型有限元分析软件之一，其Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ模块可以分析解决多学科问题如：结构、力学、热学、流体、电磁场以及任意两种或两种以上物理场之间的耦合问题。分析模拟声学及换能器相关问题几乎要用到以上各种分析场模型，充分体现了声学与换器专业涉及学科领域宽，学科交叉内容丰富的特点。如：结构力学分析———分析换能器结构振动模态、基本振型

6、、静态应力分布、动态应力分布、结构响应等等。应用领域包括进行预应力计算及预应力结构设计、换能器结构耐静水压设计、换能器本征频率及声波是人类迄今为止所掌握的唯一能在浩瀚大海中远距离传播的信息载体，在陆地上人们利用电磁波研制了雷达，类似地人们利用声波这种信息载体研制了对水下目标实现探测、定位和通信的电子设备－－声纳。声纳的工作频段目前已经拓展到很宽的范围，主动声纳从几十赫兹到几十兆赫兹，被动声纳的低频端已经拓展到次声范围，在如此宽的频带内按规定的信号形式激发产生声波振荡和不失真地感—————————————————————————————————————

7、——————————知和接收水中声波信号的设备－－声纳换能器及基阵有着重要的使命。随着声纳技术的发展，新材料、收稿日期：２００６－１２－３０；修回日期：２００７－０３－０５作者简介：莫喜平（１９６６－），男，博士，研究员，博士生导师，从事换能器及计量测试技术研究。：，１２８０声学技术［Ｋ］｛ｕ｝＝｛Ｆ０｝２００７年（４）变幅杆设计、结构减震设计、声学目标频谱特性、固体中声场及波动问题等等。热效应等等。热分析———分析换能器热极限、流体分析———分析声场分布，单纯流体分析应用较少，主要应用流体－结构耦合计算有关结构声辐射以及换能器发射响应等等。磁场分析

8、———用于磁性换能器结构中的磁场计算及磁路设计。电磁场分析———在声学问题分析中应用不多，在ＡＮＳＹＳ早期版