VA One隔声性能分析入门案例
隔声量是实际工程应用中评价材料或结构隔声性能的重要指标，定义为材料或结构一侧的入射声功率与另一侧的透射声功率相差的分贝数。
对于隔声性能的研究，一般高频段主要采用统计能量法，中频段主要采用有限元-统计能量法相结合的混合法，低频段主要采用边界元法。本文主要讲解采用统计能量法和混合法进行中高频段隔声性能仿真分析的入门案例。
公众号专栏：【VA ONE精通之道】
01
统计能量法建模
-
以简单平板统计能量建模为例
-
软件版本VA ONE 2019
平板建立
1.1
-
在Brower窗口，点开树状图中Geometry下的Nodes工具，在ID表格中输入节点序号，在XYZ表格中输入节点坐标，如图所示为新建的4个节点（0,0,0）,（1,0,0）,（1,1,0）,（0,1,0）
-
在3D窗口，点开树状图勾选Unused Nodes选项，显示新建的节点
在3D窗口，点击3D窗口控制按钮，窗口右侧显示可视化按钮，选择Sizing下的P滑动条可设置窗口中节点尺寸大小
-
点击建模工具栏中的Create Plate工具，任意选择一个节点作为第一个节点
-
按住Shift按照顺时针或逆时针选择第二个节点和第三个节点
-
按住Ctrl + Shift选择最后一点节点弹出平板属性窗口，单击确定即可完成平板的创建
材料属性建立
1.2
-
在Brower窗口，点开树状图Physical Properties > Plates & Shelles下的Uniform工具
-
单击基本工具栏中的Create按钮即可弹出新建物理属性窗口
-
指定材料为Steel，并设置厚度为10mm
-
双击新建的平板，在General中的Physical Property下选择新建的物理属性，即可完成物理属性的设置
02
混合法建模
-
基于章节01中的统计能量模型进行建模
有限元结构子系统建立
2.1
选取统计能量模型，通过菜单栏Model选择Mesh SEA Subsystems或者选择建模工具栏中的Create Structural FE Subsystem工具划分网格
-
在弹出的属性设置窗口中选择Structural面板，在Mesh Density选项下选择Desired number of elements per wavelength并指定每单位波长网格数量为1
-
勾选Delete original SEA subsystems
-
划分网格后得到有限元结构子系统和有限元面
-
在3D窗口，点开树状图取消勾选FE Faces即隐藏有限元面，双击有限元结构子系统，在General面板下单击Attributes标签下的Set FE Element Properties
-
在Set FE Element Properties面板下勾选Shell ELement并设置物理属性为章节01中新建的物理属性
边界条件设置
2.2
-
在3D窗口，点开树状图勾选Nodes on Visible Objects显示有限元结构子系统的网格节点
-
单击有限元结构子系统，通过菜单栏Model选择Set Boundary Condition
-
在Set Boundary Condition面板下单击Pinned约束边界节点XYZ三向的平动自由度
-
在3D窗口，点击3D窗口控制按钮，窗口右侧显示可视化按钮，勾选Visibility下的Bound.Cond.即可高亮显示被约束的节点
半无限流体建立
2.3
任意选取有限结构子系统上的一个网格节点，通过Ctrl + C（复制）和Ctrl + Shift + V（特殊粘贴）分别沿Z向和-Z方向偏移1m得到两个新的节点
-
在建模工具栏中选择Create Semi Infinite Fluid工具，并分别选择板件两侧偏移生成的节点即完成半无限流体的建立
-
在3D窗口，点开树状图勾选FE Faces并取消勾选FE/BEM Subsystems即可显示有限元面同时隐藏有限元结构子系统
-
在建模工具栏中选择Connect Semi-Infinite Fluid or BEM Fluid or FSP Load to Subsystem or FE Face工具，并选择一侧半无限流体，同时按住Ctrl + Shift 单击有限元面，从而完成一侧半无限流体与有限元面的连接
-
另外一侧半无限流体连接方法同上
-
在3D窗口，点击3D窗口控制按钮，窗口右侧显示可视化按钮，勾选Visibility下的Axes即可显示有限元面的正反向
-
双击半无限流体在弹出的属性窗口选择Conected Subsystems面板，通过Wetted Side设置正反向，与有限元面正面连接的半无限流体设置为Front，与有限元面背面连接的边界元流体设置为Back
激励加载
2.4
在建模工具栏中选择Create Diffuse Acoustic Field工具，同时单击有限元面正向即可加载扩散声场激励
在General选项下设置Spectrum为Pressure,1Pa，在Parameters选项下设置Wetted为Front
03
隔声性能分析
-
以章节01和章节02中模型分别进行中高频段隔声性能分析
高频段隔声性能分析
3.1
-
以章节01中统计能量模型进行分析
-
通过菜单栏Slove选择Frequency Domains，设置Domain Type为Standard 1/3rd Octave，选取求解频率范围为1000~10000Hz
-
单击板件，通过菜单栏Scripts选择Modules > VTL下的Virtual Transmission Loss即可弹出隔声量计算窗口
-
单击OK后即可出现隔声量曲线
-
双击曲线即可弹出图形设置窗口，在Scaling设置面板下，勾选Y Axis下的dB将隔声量的单位转换成分贝
中频段隔声性能分析
3.2
-
以章节02中混合模型进行分析
-
通过菜单栏Slove选择Frequency Domains，设置Domain Type为Standard 1/3rd Octave，选取求解频率范围为200~800Hz
-
通过菜单栏Slove选择Slove或Ctrl + R对模型进行求解
-
求解完成后，在3D窗口中，点击动画控制按钮即可出现有限元模态云图控制面板
-
勾选Structural选项，选择对应的频率，点击Play按钮即可播放有限元模态云图
-
单击扩散声场激励，然后按住Shift单击另外一侧的半无限流体，最后右键单击3D窗口中任意位置通过Plot Results选择Hybrid/BEM Transmission Loss即可显示隔声量计算结果
结束语
隔声量的计算方法较多，一般低频有3种计算方法（基于边界元法/混合法），中频有4种计算方法（基于混合法/统计能量法），高频有2种计算方法（基于统计能量法）。根据材料或结构的不同所选择的方法也不同，本文仅介绍了中高频段常规的入门仿真计算方法，想了解学习更多隔声量的实用仿真计算方法和VA ONE精通技巧可以关注后续发表的文章。
VA One系列视频课程推荐：
http://www.jishulink.com/college/video/c12670
识别二维码关注我
VA ONE精通之道
查看更多评论 >