スピーカー箱の固有値解析 その2
少し高度になります
- なるべく実体に近づけたい
- スピーカーユニットのフレーム強度の影響をみてみたい
使っているソフトは、
ホームページ[フリーCAE解析ソフト開発研究所みたいな]
で開発されている”FEM_BLOCK”：←ホームページへ
最新バージョンは”ver1.13”（2010年8月現在）
注）：解析の専門家ではないので
解析条件・モデルの設定が不適切で出た問題・不具合と、このプログラムの制約による問題との切り分けが上手く出来ないと思われる
結果に対する疑問は、先ずは当方のスキルを疑って下さい
MDFの物性値は 比重：0.6 ヤング率：2.5E+009 ポアソン比：0.25 を使用
スピーカーユニットのフレームの影響確認
| 解析基本形状 | 解析用モデル |
|---|---|
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| □300の中心にΦ229の穴があいている | 左のモデルのままではスピーカーユニットのフレーム形状が作れないので、円柱との組み合わせた形状に変更する |
| インプットデータ | インプットデータ |
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| Mode:9 519.76Hz |
Mode:9 520.92Hz |
基本形状と解析用モデル間で計算された固有値の差が0.2%程度なので、メッシュが異なる割には十分に再現性の高い結果が得られていると思う |
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メッシュの確認
| 解析用モデル メッシュの影響 | |
|---|---|
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| 円柱のメッシュ分割の影響 | |
| インプットデータ | インプットデータ |
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| Mode:10 626.17Hz |
Mode:9 510.66Hz |
メッシュが粗いと変形し難くなるので、相対的に剛性が高いように表される |
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物性変更の影響確認 事前検討
| 基本モデル 厚み方向要素2倍 | 基本モデル 厚み方向2分割 |
|---|---|
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| インプットデータ | インプットデータ |
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| Mode:9 519.62Hz |
Mode:9 519.62Hz |
板厚方向の分割を増やすと固有値は若干下がる メッシュが同じとなるなら、形状分割の影響は受けない 板厚方向でモデルを分割しているので、この後そのモデル毎に異なる物性を与えてみる |
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物性変更の影響確認
基本モデル 厚み方向2分割 下半分のヤング率を3桁大きくする |
基本モデル 厚み方向2分割 下半分のヤング率を3桁大きくし、更に比重を3桁上昇（微調整あり） |
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|---|---|---|
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| インプットデータ | インプットデータ | |
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| Mode:12 11130Hz |
Mode:12 1265.99Hz |
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ヤング率が高くなると、変形は相対的に小さくなる 比重を変更していないので、これはヤング率違いが現れている |
左側のモデルに対して、更に比重を変更していくと上下の変形を同じに出来る |
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ヤング率と比重のバランスで、変形が大きくなる方向が変わる 静解析の様に、ヤング率の高い部材が変形を抑制する方向へ働くとは限らない 下にある、スピーカーのフランジを模した部材を加えた時にフランジ側が凸になる様な変形が出る事も間違いではないと思われる |
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フランジの追加とフランジ物性変更の影響確認
| フランジ追加 | フランジの物性変更 | |
|---|---|---|
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| インプットデータ | インプットデータ | |
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| Mode:9 525.79Hz |
Mode:9 762.01Hz |
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フランジを追加したが、物性はMDFのまま計算 フランジ追加による固有値の上昇は1%程度なので、感覚的には妥当か？ |
フランジの物性をMDF→アルミに変更 材料強度と比重の比から考えて、アルミのリングが変形を抑える方向に働くと予想していたが、計算結果はアルミリングが変形を大きくする方向に働いている 但し、固有値は45%程上昇しているので、固有値に与える効果は大きい |
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スピーカーのフランジの影響が静解析とは逆方向に働いているが、上にある様にヤング率と比重のバランスで変形は変わる 固有値が上昇する方向に働いているので、計算結果は矛盾はしていないと思われる |
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フランジ8点留め
| フランジ部メッシュ分割数とMDFリング部のメッシュ分割をずらす | ||
|---|---|---|
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| インプットデータ | ||
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| Mode:9 685.34Hz |
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ユニット相当のアルミニウムフランジ部メッシュとMDF部のメッシュ分割を同一としないことで、擬似的に留め点を表現したみた 固有値は、メッシュを一致させた場合と材料物性がMDFとの場合の中間になり、意図通りの効果が得られた / 尤も、妥当性は不明だが傾向は確認できる |
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23I52_Isobarik 固有値計算結果
スピーカーフレームの影響把握
以前のモデルではスピーカーフレーム部分を表現する余裕が無いので、簡易的に穴径を縮小し、その部分にアルミフレームを配置する
| Mode7～10 | ||||
スピーカーフレーム インプットデータ |
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スピーカーフレーム インプットデータ |
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| Mode11～14 | ||||
スピーカーフレーム |
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スピーカーフレーム |
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これまでのデータは
計算結果を比較をしてみる
今回実施したスピーカーユニットのフレーム部有る無しの結果からは、この箱の場合はユニットのフレームが箱の固有値を大きく左右はしない
先回実施した計算結果との比較では、フロントバッフルの穴径を40㎜（直径）程度縮小することで若干の箱強度の改善（固有値の上昇）がみられる
一方で、低次のモードで新たな変形形態を示す事と、フロントバッフルのユニット取り付けに起因するモードから変わっている事から、箱としては多少幅を広げた方が良さそうな感触だが、幅を広げると逆にその上の次数でリアバッフルに出ているモードの周波数が下がるので、検討が必要
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