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

[EMP]

Ich muss gestehen, dass bei der Beachtung aller Faktoren der Kopf langsam das rauchen anfängt (ein Gedanke ist fertig, dann komm schon der nächste Einwand der anderen Gehirnhälfte)

Würdest du dieser Aussage zustimmen: Die Schallenergie im Inneren des Gehäuses darf nicht nach Außen und muss deswegen in Wärme umgewandelt werden?

[Bizarre]

Die Schallenergie im Inneren des Gehäuses darf nicht nach Außen und muss deswegen in Wärme umgewandelt werden?

Genau auf den Punkt gebracht :ok:

[EMP]

Gut, dass heißt die äußerste Schicht nicht schwingen, bzw. umso weniger die äußere Schicht schwingt, desto besser ist das Konstrukt.


Als ersten Schritt hätte ich mal die Eigenfrequenzen von verschiedenen Konstrukten ermittelt um zu sehen in welchem Bereich wir uns tendenziell bewegen.

[a.j.h.]

Ja - machma erstmal einfach. Grundlagen. Komplizierter geht's dann immer noch.

Doch trotzdem kurz dazu: Es geht weniger darum, den Schall daran zu hindern, durch die Wand zu gelangen (die dünnen Wände haben da kaum eine Chance gegen verhältnismässig lange Wellen). Es geht eher darum, keine zusätzlich schwingenden Gehäusewände als Passivmembrane zu haben.

[EMP]

Aber macht das auch Sinn? Weil was mir natürlich fehlt ist die Erfahrung und daher bin ich über Einwände jeder Art dankbar

Zu den tiefen Frequenzen: Wenn die Wände Luftdicht sind und nicht mitschwingen, dann geht m.W.n. auch kein Schall durch

Und zur Anregung: Es gilt doch auch f ist m mal a. Das heißt, dass bei einer hohen Masse eine hohe Kraft benötigt wird um die Masse zu beschleunigen

Die Reso sagt ja nur aus, dass das system bei dieser Frequenz am wenigsten Energie braucht zum Schwingen. Aber f ist m mal gilt ja trotzdem noch. Oder hab ich da einen Denkfehler?

(Wegen meiner Anmerkung zur Massenträgheit vorher)

[tiefton]

Hatte nicht domii das in seinem thread über sein gestacktrs Hornsystem schon mal gemacht?

[a.j.h.]

Ähem,

gehe mal davon aus, dass wenn eine Gehäusewand eine Masse und eine Steifigkeit hat, sie immer mit ihrer Grundresonanz schwingt, wenn sie angeregt wird.
Diese Anregung geschieht über einen Kraftschluss mit entweder:
- der Befestigung des Chassis am Korbrand und/oder
- über die Luftmoleküle im Gehäuse.

Ob das Gehäuse dicht oder undicht ist, spielt dabei keine Rolle.


Es geht hierbei auch nicht um stehende Wellen innerhalb des Gehäuses zwischen den parallelen Wänden. Das ist ein anderes Thema.
Und auch nicht um Schalldurchtritt an den Wänden.


Mache doch einfach mal folgende Untersuchung an einem Subwoofergehäuse: Die unterschiedlichen Wände mal dick, mal dünn, mal versteift und mal nicht.
Damit guckst du die per Analyse die Resos an und du wirst dann entscheiden können, wie du weitergehst.
Ziel bei dieser Analyse ist es, die Resonanzen insgesamt so weit nach oben zu heben, dass sie nicht im Übertragungsbereich des Tieftöners liegen und damit praktisch nicht angeregt werden.

[a.j.h.]

Und zur Anregung: Es gilt doch auch f ist m mal a. Das heißt, dass bei einer hohen Masse eine hohe Kraft benötigt wird um die Masse zu beschleunigen

... - ja, aber: Resonanz: Masse und Steifigkeit heben sich auf. Die Kraft spielt keine Rolle, Dämpfung hingegen schon.

[incoggnito2]

interessantes Thema, klinke mich hier mal mit ein...

Verbünde würde ich nun nicht unbedingt als Einstieg und nebenher im Studium simulieren ... da würde ich dann eher mit experimenteller Modalanalyse arbeiten.

Feder-Masse-Tilger sollten sich doch in Ansys anbieten....
auch wenn der Subwoofer dann bei hohen Resonanzfrequenzen wie ein Stachelschwein aussehen dürfte

Zum Thema Spuranpassung fände ich die Auswirkung einer Versteifungsmatrix interessant.

Grüße Inco

[fosti]

... da würde ich dann eher mit experimenteller Modalanalyse arbeiten....

Andreas (a.j.h.) hat den EMP schon auf die richtige Spur gebracht.....experimentielle Modalanalyse mit einem Impulshammer könnte hier nicht der richtige Weg sein. Impuls auf das Chassis schon eher...

Viele Grüße,
Christoph

[incoggnito2]

Andreas (a.j.h.) hat den EMP schon auf die richtige Spur gebracht...

stimmt, hatte dass überlesen:

Mache doch einfach mal folgende Untersuchung an einem Subwoofergehäuse: Die unterschiedlichen Wände mal dick, mal dünn, mal versteift und mal nicht.
Damit guckst du die per Analyse die Resos an und du wirst dann entscheiden können, wie du weitergehst.
Ziel bei dieser Analyse ist es, die Resonanzen insgesamt so weit nach oben zu heben, dass sie nicht im Übertragungsbereich des Tieftöners liegen und damit praktisch nicht angeregt werden.

Wieso nicht, in der Impulsanregung ist doch alles drin was man braucht?

[Yogibär]

Hallo Michi,

ich habe gerade einen Beitrag im Thread "Schalldämmung von Gehäusen" gepostet. Mir geht es um etwas Griffiges für den Fall 2, d.h. wenn die Reso des Gehäuses im Arbeitsfrequenzbereich des Chassis liegt. Dann benötigt man eine hohe Dämpfung, wie sie z.B. durch einen ein-schichtigen Dämpfungsbelag richtiger Dimensionierung erreicht werden kann (Sandwich, aber bitte ohne Sand ). Hier spielen die E-Module der beteiligten Schichten und das Schubmodul des Dämpfungsbelags sowie Material und Dicke der beteiligten Schichten eine wichtige Rolle.
Schön wäre es für einen Aufbau mit bekannten Materialien wie MDF, Bitumen und Alu eine Dimensionierungsanweisung zu erhalten oder zumindest einen Trend. Das habe ich mit meinem Post hier im Thread erklären wollen.

Viele Grüße

Thomas

[EMP]

Hi Thomas,

ah jetzt hab ich es verstanden

Ok, das wäre auch sinnvoll.

Aber als ersten Schritt werde ich mir mal einen Überblick mit Hilfe der Modalanalyse verschaffen, im welchem Eigenfrequenzbereich wir uns überhaupt bewegen. Das sollte denke ich ein guter erster Schritt sein :bye:

[Sandmaennchen]

Guten Morgen zusammen!

Dieser Thread hat mich neugierig gemacht, daher hab ich mir gedacht, ich nutze mal die Frühstückspause sinnvoll:




1. Eigenfrequenz 119Hz
2. Eigenfrequenz 129Hz
3. Eigenfrequenz 149Hz


Würfel Kantenlänge l=500mm
Öffnung Subwoofer d=300mm
Wanddicke 19mm
E-Modul: 15.000 MPa

Ich hätte nicht gedacht, dass die Eigenfrequenzen so niedrig liegen.

Nun ja, letztlich ist das nur ein buntes Bildchen, da ich ein simples Material (E-Modul 15.000 Mpa, nue=0,3) verwendet habe.

Ich glaube, wenn man belastbare Ergebnisse erzielen will, muss man tief in die Materie (Materialmodell usw.) einsteigen.
Als Anfangsprojekt ziemlich ambitioniert. Ich würde es nicht hinbekommen.

Gruß,
Christian

[incoggnito2]

Das kommt mir nun auch etwas zu tief vor... rechnerisch komme ich auf die selben Werte wie du, allerdings wenn ich von einer gelenkig gelagerten Platte ausgehe (also näherungsweise freischwingend). Hier meine Schätzungsgrundlage als Matlabcode.

Code:

%Werkstoffeigenschaften
E=2000*10^6; %Nm^2
rho=770; %kg/m^3
querk=0.1;

%Plattengeometrie
a = 0.5; %m
b = 0.5; %m
d= 0.019; %m

%Plattensteifigkeit
B=(E*d^3)/(12-querk^2);%Nm

for m=1:10
    for n=1:4
omega(m,n)= pi^2*((m/a)^2+(n/b)^2)*sqrt(B/(rho*d));
%EK 1/m^2*Wurzel(kg*m*m*m^3/kg*m*s^2)=1/s
f(m,n)=omega(m,n)./(2*pi);
    end
end

Schau dir nochmal deine Randbedingungen in Ansys an.

Hier das Ergebnis für die Eigenfrequenzen
111 Hz
278 Hz
556 Hz
945 Hz

PS: Da eine MDF Platte aber halt nicht homogen ist, kann das nur eine sehr grobe Schätzung sein.
Ich kram nochmal nach einer Überschlagsrechnung für die eingespannte Platte.

[Bizarre]

1. Eigenfrequenz 119Hz
2. Eigenfrequenz 129Hz
3. Eigenfrequenz 149Hz

Würfel Kantenlänge l=500mm
Öffnung Subwoofer d=300mm
Wanddicke 19mm
E-Modul: 15.000 MPa

Ich hätte nicht gedacht, dass die Eigenfrequenzen so niedrig liegen.

Hmm, da scheint mir irgendwo der Wurm drin... Da der (Biege)E-modul von MDF ca. 3 GPA beträgt, müßten die Eigenfrequenzen ja noch wesentlich niedriger liegen.. Was man schön erkennt : ne Kreuzaussteifung würde schon völlig reichen..

LG, Manfred

[incoggnito2]

Für eine eingespannte Platte, mit den vorgeschlagenen 3 Giga Pascal und angepasster Dichte:

Code:

%Werkstoffeigenschaften
E=3000*10^6; %Nm^2
rho=550; %kg/m^3
querk=0.1;

%Plattengeometrie
a = 0.5; %m
b = 0.5; %m
d= 0.019; %m

%Plattensteifigkeit
B=(E*d^3)/(12-querk^2);%Nm

%eingespannte Platte (Quelle: J.K. IVERSON; JAES)
f2 = (E*d^2/(12*rho*(1-querk^2))*(3.5/a^4+2/(a*b)^2+3.5/b^4))^0.5*6/pi;

f2 = 295 Hz

Wiederum nicht homogen, daher nur eine grobe Schätzung!

VG Inco

[Sandmaennchen]

Moin!
Also die Berechnung hat keinerlei Anspruch auf Richtigkeit. Das war nur in 15min aus der Hüfte geschossen.

Ich habe einfach ein strukturmechanisches Material aus der Datenbank genommen und das E-Modul auf 15GPa (Quelle Wikipedia für Holz) gesetzt, sowie einen Würfel mit linearen Shell Elementen der Dicke 19mm vernetzt.

Die berechneten Eigenfrequenzen sind die Frequenzen der einzelnen Wände, daher liegen die auch so nahe beieinander.
Randbedingungen gibt es keine, die 6 Starrkörpermoden habe ich euch verschwiegen. ;o) Die höheren Moden ebenso.

Christian

Edit: Die Dichte ist falsch... 7850kg/m^3 ist ziemlich schwer. ;o)

[Sandmaennchen]

So:

1. EF 194
2. EF 209
3. EF 242
4. EF 269
5. EF 394
6. EF 433
7. EF 437

Dichte: 550 kg/m^3
E-Modul: 3000 MPa
Querkontraktion: 0,1

Jetzt sind wir genauso schlau wie vorher.

[incoggnito2]

Immer das gleiche mit diesen nerdigen Berechnungen ... da kommt nie dass raus was man sehen möchte

Werde mir demnächst mein billig Modalanalyse Messsystem für zu Hause zusammenwasteln, da weiß ich dann zumindest die ungefähre Richtung