Simcenter 3D Solutions 声学逆技术的方法
2023-01-18T07:44:29.000-0500
Simcenter 3D
摘要
工程上通过会遇到表面振动不易测量的情况，如旋转结构，移动结构，热结构以及轻质结构等；对于复杂的振动系统，受限于模型参数和载荷、边界等参数，其表面振动也是不容易精确获得。这些结构的振动信息不仅对于结构振动情况分析非常重要，而且同时这些表面振动也是声学仿真的边界条件。
详细信息
工程上通过会遇到表面振动不易测量的情况，如旋转结构，移动结构，热结构以及轻质结构等；对于复杂的振动系统，受限于模型参数和载荷、边界等参数，其表面振动也是不容易精确获得的。这些结构的振动信息不仅对于结构振动情况分析非常重要，而且同时这些表面振动也是声学仿真的边界条件。
Simcenter 3D继承LMS Virtual.Lab声学逆技术的功能，通过测量靠近结构表面的声压，并通过特有专利的技术声学传递矢量（ATV），进一步反算获得结构表面振动；同时，还可以补充一些表面振动测试的结果用于提高精度。
ATV set meshes (acoustic envelope around the gearbox housing, and near-field microphones)
本文通过Simcenter 3D 2021.1版本案例操作，对该方法进行进一步阐述：
1 建立一个装配型文件，把声学模型作为其中的部件，通过编辑表征，把声学ATV和声学模型进行关联。这里的ATV就是声学包络面（结构表面）到近场麦克风场点的传递关系
2 创建创建声振分析类型，进入到仿真环境，通过Model and Load Pre-Processing（MLPP）导入麦克风上的声压值。这里可以导入通过试验数据处理得到的sc_h5文件，并采取数据映射的方式。
3 通过MLPP，使用Create Load Recipe from Results生成Load Recipe，然后使用Create New Solution from Load Recipe生成求解，注意这里需要选择Simcenter 3D Noise and Vibration 求解器类型。
4求解并进行后处理，获得结构表面振动速度。
5 关于声学逆技术中的求解参数中的正则化方法，这里需要做一些介绍。
声压p和表面振动速度、ATV服从如下关系
{p}m=[ATV]m,n{v}n
因此表面振动等于
{v}n=[ATV]n,m-1{p}m
对于ATV矩阵的求逆，需要采用奇异值分解，即
ATVm,n=[U]m,m[Σ]m,nVn,n
其中
[Σ]m,n=σ1σ2⋱σk-1σk
求逆需要移除小的奇异值σ
，也就是需要保留σ≥ασ1
的奇异值。其中α是阈值系数，可以采用两种方式进行确定：
（1） 手动输入规定
（2） L曲线算法，根据曲线变化，由程序自动选择最优阈值
Simcenter 3D程序中采用Adaptive Pruning Method来确定最优的阈值
6 小结
声学逆技术是通过试验等手段获取近场声压响应数据，并根据声学传函（ATV），反算获取结构表面振动，这对于无法通过试验或者仿真手段获取表面振动情况下，研究表面振动及声辐射特性具有特殊意义。
Simcenter 3D继承LMS Virtual.Lab声学逆技术的功能，通过测量靠近结构表面的声压，并通过特有专利的技术声学传递矢量（ATV），进一步反算获得结构表面振动；同时，还可以补充一些表面振动测试的结果用于提高精度。
ATV set meshes (acoustic envelope around the gearbox housing, and near-field microphones)
本文通过Simcenter 3D 2021.1版本案例操作，对该方法进行进一步阐述：
1 建立一个装配型文件，把声学模型作为其中的部件，通过编辑表征，把声学ATV和声学模型进行关联。这里的ATV就是声学包络面（结构表面）到近场麦克风场点的传递关系
2 创建创建声振分析类型，进入到仿真环境，通过Model and Load Pre-Processing（MLPP）导入麦克风上的声压值。这里可以导入通过试验数据处理得到的sc_h5文件，并采取数据映射的方式。
3 通过MLPP，使用Create Load Recipe from Results生成Load Recipe，然后使用Create New Solution from Load Recipe生成求解，注意这里需要选择Simcenter 3D Noise and Vibration 求解器类型。
4求解并进行后处理，获得结构表面振动速度。
5 关于声学逆技术中的求解参数中的正则化方法，这里需要做一些介绍。
声压p和表面振动速度、ATV服从如下关系
{p}m=[ATV]m,n{v}n
因此表面振动等于
{v}n=[ATV]n,m-1{p}m
对于ATV矩阵的求逆，需要采用奇异值分解，即
ATVm,n=[U]m,m[Σ]m,nVn,n
其中
[Σ]m,n=σ1σ2⋱σk-1σk
求逆需要移除小的奇异值σ
（1） 手动输入规定
（2） L曲线算法，根据曲线变化，由程序自动选择最优阈值
Simcenter 3D程序中采用Adaptive Pruning Method来确定最优的阈值
6 小结
声学逆技术是通过试验等手段获取近场声压响应数据，并根据声学传函（ATV），反算获取结构表面振动，这对于无法通过试验或者仿真手段获取表面振动情况下，研究表面振动及声辐射特性具有特殊意义。
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Electromagnetics (Low Frequency)
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