复合材料板中超声波的模拟

binghongchen · 发表于 2011-8-17 14:58:55

从仿真论坛上获得了不少的知识，今天也想要近一些义务，我发现论坛上有不少人对超声波仿真比较迷惑的，发个帖子并附上inp文件以作为新手学习之用。高手可以绕道而行。
首先要先了解超声波，超声波和振动是属于同一个类型，只不过一个高频一个低频。超声波在传播的时候会出现频散的现象。这样就造成了一个波包不同的频率具有不同的速度，波包在传递一段时间以后就会被拉长。按照质点振动的情况我们把超声波的模态分成对称模态S和反对称模态A。例子中给出的是模拟对称模态也就是S的情况。对于固定的材料无论是各项同性的还是像复合材料这种正交各项异性的材料，只要材料的参数给定就可以计算出每个频率所对应的速度。
我们现在来讨论abaqus中的模拟，在这里我讨论三个问题，首先对于复合材料的设定，这里我就不多说了，论坛中很多这类的资料说的都非常的详细。我在例子中为了简化起见用的是单层的正交材料。第二个问题，单元的尺寸，对于超声波的模拟单元的尺寸非常重要，一般单元的尺寸要比波长小一个数量级，比方说我例子中的波长大概是20mm左右，那么我选用的单元尺寸为2mm。以前曾经实验过，大概小于波长的1/5都还算是准确的，当然最好是在1/10左右。第三个问题就是时间，一般选用的时间跟频率有关系，可以选用1/(20*fmax)，关于这个问题还请大家多多去探究。最后的两个问题是控制准确性的非常重要的指标。大家可以多去实验。
红色和黑体并没有特别的意义，只不过同一种字体读起来比较单调。

zsq-w · 发表于 2011-8-17 15:20:43

好贴

lz这个模型，如何激发反对称模态A？

binghongchen · 发表于 2011-8-17 15:30:23

在现实生活中不可能只存在一种模态，模态最少的情况也是A0和S0同时存在，如果了解S模态和A模态的区别还是有一些方法的。我是这样想得，反对称模态的中间层是没有Z方向位移的，所以如果想要模拟A模态应该只取板的一半，一边用Z方向的信号激励，另外一面将z方向的位移设置为0，这样就一定只存在A模态。我还有一种方法不过只能是尽量的减少S模态的振幅却不能够完全的取消，那就是在板的两侧同时激励相同振幅相同频率的信号。不对的地方还请指正。

binghongchen · 发表于 2011-8-17 15:32:00

回复 2# zsq-w
在现实生活中不可能只存在一种模态，模态最少的情况也是A0和S0同时存在，如果了解S模态和A模态的区别还是有一些方法的。我是这样想得，反对称模态的中间层是没有Z方向位移的，所以如果想要模拟A模态应该只取板的一半，一边用Z方向的信号激励，另外一面将z方向的位移设置为0，这样就一定只存在A模态。我还有一种方法不过只能是尽量的减少S模态的振幅却不能够完全的取消，那就是在板的两侧同时激励相同振幅相同频率的信号。不对的地方还请指正。

zsq-w · 发表于 2011-8-17 16:51:34

恩，说的对，所有的模态同时存在。只是某个模态占主导。

第二个思路很不错。

北鹰南飞 · 发表于 2011-8-17 17:03:32

回复 1# binghongchen
不错，学习~~

小杠子2008 · 发表于 2011-8-22 20:39:48

楼主有没有联系方式呢加个QQ 可以问问你

binghongchen · 发表于 2011-8-23 15:36:37

回复 7# 小杠子2008
可以在这问，我尽量回答。或者邮箱也可以。chenbhong@gmail.com

小杠子2008 · 发表于 2011-8-24 15:34:32

回复 8# binghongchen

楼主比如我做个管子，在管子的一端加个声源，应该用怎么样的加载方式，应该不是跟复合板的方式一样吧，我试了试

binghongchen · 发表于 2011-8-26 09:26:30

回复 9# 小杠子2008
如果是一个空心的管子，外壁很薄那么里面传输的也是导波，也就是说无论你怎么激励质点的振动应该都是椭圆，如果你想要探究某一位置的波源在管中的传播可以激励管道径向位移作为激励的信号。

小杠子2008 · 发表于 2011-8-30 11:22:02

binghongchen 发表于 2011-8-26 09:26
回复 9# 小杠子2008
如果是一个空心的管子，外壁很薄那么里面传输的也是导波，也就是说无论你怎么激励质点 ...

楼主，如果管道中充满空气了，分析步该是怎么样的，LOAD那该怎么加载

lsl1219 · 发表于 2011-10-12 14:40:55

本帖最后由 lsl1219 于 2011-10-12 15:01 编辑

楼主要是模拟声波在钢管中的衰减需要设定哪些项直接加载声波它会在相应的材料里衰减吗

jsxzzhangkai · 发表于 2011-10-13 20:22:23

向楼主学习！向楼主请教！

xinya0709 · 发表于 2011-12-8 10:07:56

如果想做绳波的传播模拟应该用什么软件呢？不胜感激

boss20 · 发表于 2011-12-19 11:27:44

楼主对LS-dyna了解不？

dp_zhou · 发表于 2012-2-17 17:03:18

观摩ing，我想问一下楼主，超声波模拟不用无限元或粘性边界么？如果要又该怎么设置呢?

dp_zhou · 发表于 2012-2-21 21:42:52

楼主的边界条件是怎么设置的呢？加的是什么样子的激励呢？解释一下好不好。

fireflicker · 发表于 2012-4-12 12:54:32

想请教一下楼主如何模拟超声波或声波在桥梁预应力波纹管中的传播，主要进行波纹管注浆质量检测！谢谢了啊！

宠爱二师兄 · 发表于 2012-5-4 14:46:39

宏哥，想不到你在这里默默耕耘了，受教了，这个问题一直困扰了我很久啊，我想请问一下声波在复合材料中传播频率有可能发生变化吗？

afei1234 · 发表于 2012-6-4 16:41:47

binghongchen 发表于 2011-8-17 15:30
在现实生活中不可能只存在一种模态，模态最少的情况也是A0和S0同时存在，如果了解S模态和A模态的区别还是有 ...

你这个应该是激励出来的A0模态，按照你的思路这样是可以激励出S0模态的，或者我们在激励的时候用对称加载的方式也是可以出现S0模态的，但板中实现对称加载较为困难，还是A0更容易激励一些，一般在遇到边界或缺陷是会发生模态转换，产生S0模态。

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[振动] 复合材料板中超声波的模拟

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