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FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - Druckversion

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FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - EMP - 12.04.2017

Hi,

im Rahmen eines CAE Kurses werde ich Lautsprecher simulieren.

Was mich interessiert (das wird also ziemlich sicher untersucht): Wie verhalten sich Gehäuse aus unterschiedlichen Materialien (Holz vs Beton).
Und dann werde ich wahrscheinlich auch gleich noch verstrebt vs. nicht verstrebt machen.

Simulieren werde ich dabei wahrscheinlich einen Subwoofer (also von den Gehäuse Dimensionen her).

Wenn euch noch etwas brennend interessiert was eine FEM Simulation erfordert, dann nur her damit. Alles unverbindlich und ohne Garantie, dass es auch gemacht wird (meine Teamkollegen müssen auch zustimmen).

VG Michi :bye:

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - 3eepoint - 12.04.2017

Was mich mal unheimlich interessieren würde wie es mit Dämpfung durch z.b Sand aussieht und wie man das modellieren könnte, falls das im Rahmen des Lehrgangs möglich ist =)

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - EMP - 12.04.2017

Schnelle Suche ergab, dass Sand prinzipiell geht. Die Frage ist, ob das entsprechende Modul vorhanden ist und wie schwierig/aufwändig die Verknüpfung mit Solids ist. Aber ich nehme es mal mit in die Liste auf.

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - josh_cpct - 12.04.2017

Oh ja , Sand!!!! Sehr interessant!

Auch Sandwich. Insbesondere mit Aludubond. Was ja eigentlich metallisch klingeln sollte. Aber weicher Alufolie sagt man dämpfende Wirkung nach. Mir ein Rätsel...

Ach und, ich kenne ja die Grenzen der Simulation nicht, aber wenn man ein großes labbriges Gehäuse 200 Liter + aus 15mm Spahnholz baut und nur ein bischen Wolle reinstopft (der klassische Billigspeaker) ... kann man das Resonanzspektrum sehen?
Wie laut unterhalb des Chassispegel, welcher Frequenzgang der Wände etc...

Und dann gibts da noch das schöne berühmte Intertechnik Bitumex. Bitumenplatten in 4mm.

Was mich auch interessiert: wenn ich ein Horn baue aus labilen Wänden aber Sand / Bitumen bedämpft , verliere ich (wieviel) Wirkungsgrad?

Mir kommen sicher noch einige ideen Smile

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - quecksel - 12.04.2017

Ja, ein Vergleich von Billiggehaeuse und Highendgehaeuse waere nicht schlecht. Oder drei Varianten: Kiste, versteifte Kiste und versteifte plus bedaempfte Kiste. Wieviel Pegel ohne Versteifung im Bassbereich verloren geht waere gut zu wissen.

Was mich auch interessiert ist wo es solche Kurse gibt und wie viel sie kosten Smile

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - FoLLgoTT - 12.04.2017

Mich interessiert am meisten, wie Verstrebungen idealerweise aussehen müssen. Also Dicke, Platzierung usw. Ich weiß zumindest, dass sich zu dünne Verstrebungen biegen. Die Frage ist dann, was ausreichend dick ist. Smile

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - Bizarre - 12.04.2017

FoLLgoTT schrieb:Mich interessiert am meisten, wie Verstrebungen idealerweise aussehen müssen. Also Dicke, Platzierung usw. Ich weiß zumindest, dass sich zu dünne Verstrebungen biegen. Die Frage ist dann, was ausreichend dick ist. Smile

Genau, das Ganze heißt dann Matrix. Ziel: max. Steifigkeit bei min. Gewicht... Sandkisten sind als Sub sicher nur was für Nostalgiker Wink

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - a.j.h. - 12.04.2017

Welches FEM wird genutzt? Sobald man isotrope Baustoffe eingeben kann, ist ja alles kein Ding, aber bei Holz...? Und dann als Sandwich mit Sand (oder nderen Zwischenlagen...)?

Ich bin gespannt :o

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - Yogibär - 12.04.2017

Hallo Michi,

Mich interessiert brennend ein praktikabler Ansatz für die Auswahl eines Dämpfungsbelags zur Reduzierung von Schallabstrahlung einer Gehäusewand durch Biegewellen.
Der Ansatz wäre ein zweischichtiger Dämpfungsbelag. Eine Schicht wird durch die Gehäusewand gebildet, z.B. 19 mm MDF oder Multiplex, dann kommen x mm Dämpfungsmaterial, z.B. Bitumen oder Butylen, dann folgt die zweite Schicht aus z.B. 0,5 mm Alufolie.
Dazu folgende Fragen:
Reicht 0,5 mm Alu als 2. Schicht unabhängig von der Dicke der ersten Schicht und des Dämpfungsbelags?
Wie sollte das optimale Dickenverhältnis von Gehäusewand und Dämpfungsbelag sein? Wie das wirtschaftlich vernünftige Verhältnis?
Welche Dämpfung der Schallabstrahlung läßt sich mit vernünftigem Aufwand erzielen?

Falls Du dazu etwas nachschlagen möchtest, kann ich das Buch von H. Gahlau "Geräuschminderung durch Werkstoffe und Systeme" Band 216 erschienen im Expert Verlag ISBN 3-8169-0154-9 sehr empfehlen.

Viele Grüsse und viel Erfolg

Thomas

PS: Mit welchem FEM Programm arbeitest Du?

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - a.j.h. - 12.04.2017

Man muss auch gar nicht unbedingt eine Kiste simulieren: Teilflächen, an den Rändern eingespannt gehen dabei auch. Sieht natürlich dann relativ unspektakulär aus, ist aber aussagefähig genug.

Die Frage dabei: Was genau soll untersucht werden und wie sieht dabei das (Entwicklungs-) Ziel aus?

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - EMP - 13.04.2017

Hallo Smile

also das Programm verwendete Programm ist ANSYS, zufälligerweiße ist sogar die Akustik Extension mit dabei.

Zitat: Mich interessiert brennend ein praktikabler Ansatz für die Auswahl eines Dämpfungsbelags zur Reduzierung von Schallabstrahlung einer Gehäusewand durch Biegewellen.
Das ist wohl eher ein Thema für eine Masterarbeit als für ein kleines Projekt während des Semesters, aber ich behalte es mal im HinterkopfSmile

Also Sand interessiert mich persönlich auch, daher kommt das auch mal weit oben auf die Liste. Genauso wie die Versteifungen.

Zitat: Genau, das Ganze heißt dann Matrix. Ziel: max. Steifigkeit bei min. Gewicht... Sandkisten sind als Sub sicher nur was für Nostalgiker Wink
Das werden wir dann ja sehen Wink

Zitat: kann man das Resonanzspektrum sehen?
Wie laut unterhalb des Chassispegel, welcher Frequenzgang der Wände etc...
Also Modalanalyse geht, aber Pegel usw. weiß ich nicht.

Also theoretisch kann das Programm mit Sicherheit alle eurer Vorschläge, aber es bedarf auch eines Nutzers der die Funktionen kennt und bedienen kann Wink

Zitat: Die Frage dabei: Was genau soll untersucht werden und wie sieht dabei das (Entwicklungs-) Ziel aus?
Das Ziel ist dem Prof zu zeigen, dass wir Ansys bedienen können. Ich möchte die Zeit halt gleich sinnvoll nutzen.

Aber mit Pegel allgemein wird es schlecht ausschauen (vll. dann mal später), die Ergebnisse werden sich wohl auf die Verformungen beschränken (außer das Akustikmodul erweist sich als extrem einfach zu bedienen).

VG Michi

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - a.j.h. - 14.04.2017

Also, eine Schwingungsanalyse kannst du schnell machen.

Ich sehe eher Schwierigkeiten beim Aufbau zusammengesetzter Querschnitte. Da liegt im allgemeinen die Hürde bei FEM.
Solange du mit isotropen Stoffen simulierst, alles kein Problem. Metalle beispielsweise.
Aber komplexe Schichten sind problematisch.
Das fängt ja sogar schon bei Stahlbeton an: Da wird - der Einfachheit halber - die Bewehrungsführung der unterschiedlichen Lagen und Richtungen grob vereinfacht und ein E-Modul für Alles genommen.
Bei Holz wird das dann schon doof: Ich kenne die Problematik bei Holzplattendecken aus Kreuzlagenholz (KLH): Die unterschiedlichen Faserrichtungen der verschiedenen Schichten geben innerhalb des Querschnitts unterschiedliche Steifigkeiten.
So verhält sich auch Multiplex.

Das alles kann man grob vernachlässigen und man kommt trotzdem zu aussagekräftigen Ergebnissen.
Daher: Ruhig machen und einfach mal qualitativ einen Eindruck gewinnen

Aber bei einem Sandsandwich isses dann Essig - glaub mir.
Oder das Programm ist in der Lage, die Scherfuge innerhalb des Querschnitts auszuschalten.

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - EMP - 14.04.2017

Ich hätte bei der Simulation auf das (sehr beliebte) MDF gesetzt, was sich isotrop verhalten sollte Smile


Zitat:die Bewehrungsführung der unterschiedlichen Lagen und Richtungen grob vereinfacht und ein E-Modul für Alles genommen.
Das kann man aber auch nur machen, wenn man Erfahrung hat (wie fast immer bei Annahmen und Vereinfachungen).

Zitat:Aber komplexe Schichten sind problematisch. [...]Bei Holz wird das dann schon doof: Ich kenne die Problematik bei Holzplattendecken aus Kreuzlagenholz (KLH): Die unterschiedlichen Faserrichtungen der verschiedenen Schichten geben innerhalb des Querschnitts unterschiedliche Steifigkeiten.
So verhält sich auch Multiplex.
Wirklich Problematisch denke ich nicht (mehr), aber auf jeden Fall mit mehr Aufwand verbunden (komplexe Carbon Geometrien können ja auch berechnet werden).

Aber ja, auf jeden Fall in diesem Rahmen zu aufwändig Smile

Zitat: Aber bei einem Sandsandwich isses dann Essig - glaub mir.
Naja, ich hätte Sand als Fluid simuliert und das sollte ja gehen, oder was meinst du?

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - FoLLgoTT - 14.04.2017

EMP schrieb:Ich hätte bei der Simulation auf das (sehr beliebte) MDF gesetzt, was sich isotrop verhalten sollte Smile

Zumindest der innere Kern. Außen ist ja in der Regel eine härtere Schutzschicht aufgebracht. Smile

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - a.j.h. - 14.04.2017

EMP schrieb:...
Naja, ich hätte Sand als Fluid simuliert und das sollte ja gehen, oder was meinst du?

Schwierig. Weil: Du erhälst damit keinen Kraftschluss von der inneren Schicht auf die äußere - jedenfalls keine korrekte. Sand verhält sich dabei eher starr... Insbesondere, wenn sich der Sandkern nach einer Weile konsolidiert hat. Ich halte gar nix von Sand im Kern eines Sandwiches.
Er bringt zwar Masse (drückt die Reso), verhält sich ansonsten aber kaum elastoviskos, was bei "unserer" Anwendung gewünscht wäre. Dämpfung.

MDF sollte gehen und wäre als Anschauungsobjekt völlig ausreichend.

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - EMP - 14.04.2017

Zitat:Er bringt zwar Masse (drückt die Reso), verhält sich ansonsten aber kaum elastoviskos, was bei "unserer" Anwendung gewünscht wäre. Dämpfung.
Und Masse sorgt für mehr Trägheit.

Welches Material würdest du denn in so einem Sandwichverbund für geeignet halten?

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - a.j.h. - 14.04.2017

Massenträgheit...? Jein. Steifigkeit (E x I) und Masse (M).

Die Frage ist: Was willst du erreichen?
Wenn du ein Sandwich baust, zielst du im Prinzip auf hohe Steifigkeit bei geringer Masse ab. Also eine hohe Resonanz.

Dagegen: Ein Sandsandwich erhöht durch die beiden Schalen eine hohe Steifigkeit (hohe Reso) bei hoher Masse durch den Sandkern (niedrige Reso) - die Eigenschaften sind gegenläufig. Kontraproduktiv. Die Dämpfung ist dabei auch noch strittig: Konsolidierter Sand ist kein Fluid und verhält sich nicht elastoviskos.

Ein relativ leichtes und hochdämpfendes Material wäre als Kern wichtig: Damit hast du eine hohe Steifigkeit und dämpfst dabei die prinzipiel hohe Güte der Wandreso.
Doof dabei nur, dass stark dämpfende Stoffe ach schwer sind.

Ich würde - wenn ich die Möglichkeit hätte - auf weiche Schäume zurückgreifen.

SYLOMER: http://www.rrg.de/sylodyn-sylomer-hd.html?gclid=CK6l8vmypNMCFXEz0wodGCMM2w

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - a.j.h. - 14.04.2017

Den Gedanken zu Ende: Was kann Ziel einer FEM-Analyse sein?
Wir gehen jetzt mal davon aus, dass wir ein hoch abgestimmtes System wollen. Also eine hohe Gehäusewandresonanz oberhalb der Nutzfrequenz eines Bassgehäuses.
Was ist sinnvoller:

1. Maximale Versteifung? Bzw. wieviel Versteifungen braucht man, um welche Resonanz zu haben?

2. Sandwich mit weichem Schaumkern?


Mich würden allerdings tief abgestimmte Gehäuse mehr interessieren. Ein leichtes und steifes Bassgehäuse ist kein Problem und ein Sandwich halte ich dabei für nicht erforderlich.

Ist es sinnvoll, ein Mitteltongehäuse

- tief abzustimmen (weiche Wände mit schwerer Bitumen- oder Gummiverkleidung)? Oder

- funktioniert es, ein Sandwich mit Schaumkern (Resonanz liegt hoch und damit wahrscheinlich voll im Übertragungsbereich des Töners), so zu dämpfen, dass die Resonanz unschädlich ist

?

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - EMP - 14.04.2017

Zitat: Massenträgheit...? Jein. Steifigkeit (E x I) und Masse (M).
So als Gedanken Experiment: Hätten die Wände eine unendliche Dichte/Masse würden sie sich nicht bewegen.

Aber wenn ich mein Wissen hier richtig anwende, wäre das alleine nicht zielführend, weil dann ja die Welle im Inneren "ewig" weiterlaufen würde (bei einem sehr niedrigen Absorptionsgrad).

Zitat: Die Frage ist: Was willst du erreichen?
Tja, nach deinen Einwänden bin ich mir da nicht mehr so sicher...

Prinzipiell will man ja, dass das Gehäuse sich nicht in die Tonwiedergabe einmischt, oder? (denkt euch dieses "oder" an alle folgenden Aussagen Wink)

Die Wände dürfen also nicht schwingen und gleichzeitig muss die Energie der Welle im Inneren in Wärme umgewandelt werden.

Nicht schwingen: Hohe Masse und/oder Reso außerhalb der Anregungsfrequenz (beim Sub also eine sehr hohe Reso wobei natürlich trotzdem noch Masse benötigt wird).

Energie umwandeln: Hohe innere Dämpfung des Materials (aber Dämpfung geht nur über Geschwindigkeit, also damit das funktioniert muss die Wand vibrieren und das steht ja im Konflikt zum ersten Anforderungspunkt), oder hohe innere Reibung die der Welle ihre Energie "nimmt"(z.B. Steinwolle).

Bevor ich weiter mache: Ist bis hier hin mein Gedankengang fehlerhaft?

FEM Simulation von Gehäusen - Habt ihr Fragen die euch beschäftigen? :) - a.j.h. - 14.04.2017

Vielleicht klinkt sich Jochen JFA hier noch mit ein...?!

Eine Platte wird immer sowohl Masse als auch ein Steifigkeit haben. Dementsprechend hast du immer eine Grundresonanz (Masse und Steifigkeit heben sich auf) und entsprechend Vielfache. Kannste machen nix.

Wie beim Brückenbau: Entweder du legst die Resonanz über oder unter die Nutzfrequenz. Hoch- oder tief abstimmen.

Was aber machst du bei einem Tiefmitteltöner, der zusammen mit einem Hochtöner spielt? Wo legst du die Resonanz hin?
Das meinte ich mit "Ziel".