[发明专利]一种扬声器跌落过程的数值仿真分析方法

说明书

本发明提出了一种扬声器跌落过程的数值仿真分析方法，该方法首先建立有限元仿真模型，它包括如下步骤：1)建立包含扬声器单体和混凝土浇筑砖的跌落仿真几何模型；2)在“固体力学”物理场中设置材料模型、接触边界条件、初始条件、约束条件和载荷力；3)设定材料参数；4)设置网格类型和尺寸，划分网格生成有限元模型。然后，采用瞬态分析方法对该有限元模型进行求解，并通过后处理得到扬声器跌落过程中的能量、应力、应变和位移的变化关系，具体包括：1)扬声器总动能和总弹性应变能随时间的变化关系；2)指定时刻扬声器结构上应力分布图；3)指定时刻扬声器结构上质点的位移大小；4)扬声器的塑性应变量及分布图。

技术领域

本发明属于扬声器领域，涉及扬声器结构力学和非线性动力学的仿真分析方法。采用该方法可以仿真扬声器的跌落试验，通过瞬态分析得到扬声器在整个跌落撞击过程中，其结构上任意点在任意时刻的应力、应变和位移的大小。该方法可用于预估扬声器在实际运输、安装和工作过程中，当发生意外脱落时其抗撞击的能力，进而判断扬声器结构的稳定性。

背景技术

扬声器具有足够的结构稳定性是保证其正常工作的前提，结构的损坏会影响扬声器的听音质量和使用寿命。扬声器跌落试验是检测扬声器结构稳定性的常见方式之一，扬声器样品在接受一定程度的跌落撞击后，通过检查其外观的损坏程度和声频特性的稳定性来判断产品是否合格。由于跌落试验只能在制作出扬声器样品后进行，所以在整个产品的研发周期中需要反复制样，这将会耗费大量人力、物力和时间。扬声器跌落过程的数值仿真分析方法不过分依赖产品试样，通过建立扬声器有限元仿真分析模型，可计算得到扬声器在跌落过程中，其结构上任意点所受应力、应变及位移随时间的变化关系，进而通过分析结构受力与形变量是否在合理的变化范围内来判断扬声器结构的稳定与否。在研发周期内，以修改仿真模型代替反复制样，能节省较多的资源和时间。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于分析扬声器跌落过程的数值仿真方法。

本发明解决的主要问题是：1)跌落试验必须要在制作出扬声器样品后才能进行，研发过程中需要反复制样，存在的耗时长、成本高的问题；2)试制样品需要专业的开模机器，对研发环境的硬件要求较高的问题；3)跌落试验只能得到撞击后的结果，不能准确分析得到撞击过程中应力、应变和位移的空间分布及它们随时间的变化情况。

本发明所述的一种扬声器跌落过程的数值仿真分析方法，其主要步骤包括：

(1)建立有限元模型

1)建立扬声器跌落仿真的几何模型。该模型包括扬声器组件和混凝土浇筑砖，具体建模步骤如下：

A.扬声器几何模型导入：将仅包含盆架、磁钢、软铁的扬声器三维几何模型(以下简称:简化几何模型)导入有限元分析软件。在扬声器的跌落过程仿真分析中，由于音圈、骨架、定心支片、防尘帽、锥体、折环等部件的质量较小，它们对扬声器结构上应力、应变的影响较小，所以在仿真分析中均将它们忽略，以达到减少计算量，提高计算效率的目的。

B.几何清理：在有限元模型构建过程中，由于几何模型中多余的点、线、面和体均会对网格质量造成较大的影响。故导入几何模型后，需采用几何清理功能清除模型中多余的点、线、面和体，提高网格质量。

C.跌落方向设置：旋转简化几何模型，调整模型方向与扬声器跌落方向一致。

D.建立混凝土浇筑砖模型：根据扬声器所处位置及其跌落方向建立混凝土浇筑砖的几何模型。浇筑砖的几何模型为长方体，并保持浇筑砖上表面与扬声器跌落面之间的距离为h，其物理意义为扬声器距地面的高度为h。

2)设置物理场及材料模型，详细步骤如下：

A.设置物理场：选择“固体力学”物理场来仿真分析扬声器跌落过程。

B.设置材料模型：将扬声器的盆架设置为弹塑性模型，磁钢和软铁均设置为线弹性模型；将混凝土浇筑砖设置为刚体域。