スピーカー箱の固有値解析 その3

FEM_BLOCKが進化しています


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（仮）]
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”ver2.05”（2011年8月現在）　Eigen_2が昨年の8月で、この一年間での進化は凄いです





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から生じる問題との
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

今回は自動メッシュの機能を最大限活用して、補強の”ツボ”を見極めたい

設計するものは、Scan-Speakの超高級ユニット　Madisoundのキット　Lumine One 2-Way Speaker Kit　を使った2Way Speaker
基本形状 メッシュモデル
Lumina_one 30mm_mesh
15cm2Way
Tw:ScanSpeak Illuminator R3004/6620 1" Tweeter
Wf:Scan-Speak Illuminator 15W/4741T-00 5.25" Woofer		 Netgenでメッシュ作成したvolデータ
メッシュサイズは30㎜でかなり荒い感じに見えるが、これはメッシュサイズ変更して影響を見る




1)使い方の覚書

解析手順　1）CADによるモデリング

私の使っている3D-CADは、PTC Creo Elements/Direct Modeling Personal Edition 3.0
このCADは、要素制限はあるが、フリーで利用が可能

今のところ、このCADの使い方/覚書を書く予定なし（要望があれば検討しますが・・・）

解析手順　2）CADモデルをメッシュ作成ソフトが利用できる形式で書き出し

メッシュを作成するモデル/一つのソリッドにする
CAD_Model


モデルを正の空間に配置して、STLファイル形式の保存を行う

モデルを正の空間に配置するとは、グローバル原点（0,0,0)に対して、3直交平面を作成する
面の作成方向（座標系）は自動で行う

このとき、全ての座標系に対して正となる空間にモデルを配置する/感覚的には、右側・上側・手前側に置く

モデル配置は下のイメージ
CAD_Model
STL_File



ファイルタイプでSTLを選ぶ

設定出来る項目があるが、現在はデフォルトのまま使用している / 実際はどの様に設定したら何が変化するかも試していない / 困っていないので、そのまま放置


STLファイルの保管先は、Ntegenのプログラムを展開したホルダーに置く必要があるようだ
Netgen　フォルダー



今回は、解析対象のフォルダー：lumine_oneを作り、その中に保存した




解析手順　3）Netgenでのメッシュ作成

Netgen　Geometryの読み込み



Load Geometryで先に保存したSTLファイルを読み込む

読み込んだモデル



ファイルを読み込むと、このような形状が取り込める

Netgen　Mesh





←メッシュの作成　：　Meshing Optionの設定

Netgen　メッシュオプション


Second Order elementsにチェックを入れる
更にMesh Sizeを設定
Netgen　メッシュサイズ
今回の部品寸法では、当初仮に30㎜で設定

部品の寸法とメッシュサイズの関係で要素数が決まる

計算時間/計算資源の制約と求める精度の間で妥協点を見出す

最初はラフに傾向を見るのがお勧め


メッシュ作成ソフト　Netgenは優秀で、相当に難しい形状でもメッシュ作成が出来るが、要素数が多いと計算の方は問題が出る


メッシュの作成

Netgen　メッシュの作成
左から2つ目のタブ　Generate Meshのボタンを押す

後はメッシュが作成されるのを待つ
Netgen　メッシュ
メッシュの出来上がり

ただし、課題あり

フロントバッフルの四隅が細かく分割されている

点　　：　40962
要素　：　26503
面要素　：　5412

これだと、FEM_BLOCKで扱うには過大


応力集中を評価しているのではないので、もっとざっくりしたメッシュでも良いか・・・

メッシュファイルの書き出し

Netgen　メッシュファイル書き出し




Save Meshでファイルを書き出す


拡張子.volというファイルが出来る




解析手順　4）FEM_BLOCKでの利用

FEM-BLOCK
今回のバージョン（FEM_BLOCK ver2.05)は、Zipで圧縮されたファイルを展開すると、FEM_BLOCK_ver205_freeというフォルダーが出来る


サンプルデータは、dataフォルダーの中にあるので、
ディレクトリーを意識して、　data\samp205.txtの様に指定する必要がある

/この部分は、最初上手く動作させられなかった/
/プログラムの開発者にフォローしていただきました/


先ほど作成したメッシュファイルを、FEM_BLOCKのプログラムを展開したフォルダーに移動する
Netgen　volファイルの移動

FEM_BLOCK/dataフォルダーに入れる



/例題/　インプットデータの作成　/例題/
注）固有値解析のみ可能　荷重・拘束条件が入っていないので静解析は不可
lumine_one_da_01.txt

material_info
MDF 6.0e+002 2.5e+009 2.5e-001
%
mode_num
16
%
iteration
100
%
parameter
mm 0.001
%
part_info
VOL1 blue MDF VOL data\twc_025_02.vol mm 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
%
boundary_condition
%
apply_force
%

解析要素のファイル　.volは、プログラムがあるディレクトリーと同じ階層のdataフォルダーの中にあるので、
data\***.volの様に指定する

ここでは、twc_025_02.volと言うメッシュファイルを指定している

この内容をlumine_one_da_01.txtの様に.txtファイルとして保存し、プログラムから読み出す



FEM_BLOCKを起動

FEM_BLOCK　読み込み


作成済みのinput fileの読み込み

プログラム画面の中で右クリック


Pre-Processing / Read input file

FEM_BLOCK　読み込み


Commandボックスの中に
data\lumine_one_da_01.txtと打ち込む（この例題の場合）

FEM_BLOCK　読み込み


input file(.txt)を入れエンターを押すと、解析ファイルが読み込める



解析の起動
FEM_BLOCK　Eigen


プログラム画面の中で右クリック
/　モデルの上ではなく、空白部分で右クリック

Analysis / Eigen(Lanczos)を選択

あとは計算完了を待つ
FEM_BLOCK　Eigen


計算の状況はCommandウインドーで確認できる




2)基本的な確認

解析用モデル メッシュサイズの影響
メッシュサイズ：25㎜ メッシュサイズ：30㎜
25mm 30mm
810.78Hz 814.76Hz
メッシュサイズの影響は大きくない
この数値では、”0.5%”差なので、十分に再現性は出ている






補強入れ　Ver2
メッシュ 固有値計算結果
v2_30mm_mesh v2_30mm_eigen
メッシュサイズ：30㎜ 910.98Hz
10%程度の固有値が上昇
変形が出てくる位置がフロント下角となるので、効果的な補強が出来たか？

これ以降、実際の形状煮詰めは”Mini_2Way_3”の中で試行錯誤中





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