(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211327918.8 (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 苏州上声电子股份有限公司 地址 215000 江苏省苏州市相城区元和街 道科技园中创路3 33号 申请人 浙江中科电声研发中心 (72)发明人 唐建峰　范春涛　钱凯　陆晓　 陆明伟　岳磊　丁晓峰　温周斌　 周建明　 (74)专利代理 机构 杭州君度专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 33240 专利代理师 沈志良 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种扬声器支架振动疲劳寿命的数值仿真 分析方法 (57)摘要 本发明提出了一种扬声器支架振动疲劳寿 命的数值仿真分析方法， 通过对扬声器支架工作 频段内关键频率点的应力响应进行疲劳分析来 预测其疲劳寿命。 该方法主要包括如下步骤： 1) 通过频域分析得到扬声器支架在振动试验频段 内的最大应力响应频率点； 2)通过瞬态分析得到 扬声器支架在该频率(最大应力响应频率)正弦 载荷激励下的应力应变和位移幅值等瞬态响应 解集； 3)在瞬态响应解集基础上， 通过疲劳分析 得到支架振动疲劳寿 命结果。 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 CN 115526088 A 2022.12.27 CN 115526088 A 1.一种扬声器支架振动疲劳寿命的数值仿真分析方法， 其特征在于： 该数值仿真分析 方法至少包括如下步骤： 一、 振动频域仿真： 步骤一 (1)建立有限元模型 1)添加空间维度、 物理场接口和研究类型： 在有限元分析软件中， 设置空间维度为 “三 维”， 选择物理场为 “固体力学 ”， 选择研究类型为 “频域”； 2)建立扬声器组件仿真几何模型， 建模过程如下： A.导入扬声器组件几何模型： 采用 “几何”相关的操作， 导入扬声器组件的三维几何模 型； B.几何清理： 在 “几何”操作下采用几何清理功能， 清理模型中多余的点、 线、 面和体； 3)设置接触对： 采用 “组件定义 ”相关的操作， 将发生接触的面设为 “接触对”， 其中扬声 器支架上的接触面设置为目标边界， 汽车钣金件上的接触面设置为源边界； 4)设置材料模型： 在 “固体力学 ”物理场下设置扬声器组件的材料模型为 “线弹性材 料”， 并为该线弹性材 料添加“阻尼”功能接口， 并使 “阻尼”应用于扬声器组件的几何域； 5)设置边界条件和载荷： 在 “固体力学 ”物理场下分别设置接触边界、 初始条件和加速 度载荷， 详细设置步骤如下： A.边界条件： 为 “接触对”添加接触边界条件， 并设置 接触压力的计算方法为 “罚函数”； B.固定约束： 为支 架安装孔添加固定约束； C.加速度载荷： 设置扬声器组件所受加速度的大小和方向； 6)定义材料属性： 有限元仿真模型的材料属性与物 理场、 材料模型及边界条件有关， 这 里需设置的材 料参数包括杨氏模量、 密度、 泊松比、 阻尼； 7)划分网格： 指定网格单 元类型及网格大小生成有限元网格单 元； (2)求解及后处 理 1)求解： 采用有限元法对上述步骤所建立的有限元模型进行求解， 其基于的理论方程 如下： 式中， [M]为质量矩阵， [C]为阻尼矩阵， [K]为静刚度矩阵， 为节点加速度向量， 为 节点速度向量， {X}为节点 位移向量， {F}为激励载荷向量； 采用 “频域”方法求解； 2)后处理： 通过后处理可得支架上最大应力值随频率的变化关系， 以及应力达到最大 时对应的频率 点； 二、 定频瞬态仿真： 步骤二 (1)建立有限元模型 1)添加空间维度、 物理场接口和研究类型； 在有限元分析软件中， 设置空间维度为 “三 维”， 选择物理场为 “固体力学 ”， 选择研究类型为 “瞬态”； 2)建立扬声器组件仿真几何模型： 与步骤一相同； 3)设置接触对： 与步骤一设置相同； 4)设置材 料模型： 与步骤一设置相同； 5)设置边界条件和载荷： 与步骤一设置相同；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115526088 A 2A.边界条件： 与步骤一设置相同； B.固定约束： 与步骤一设置相同； C.加速度载荷： 设置扬声器组件所受加速度的大小和方向； 6)定义材 料属性： 与步骤一设置相同； 7)划分网格： 与步骤一设置相同； (2)求解及后处 理 1)求解： 采用有限元法对上述步骤所建立的有限元模型进行求解， 其基于的理论方程 如下： 式中， [M]为质量矩阵， [C]为阻尼矩阵， [K]为刚度矩阵， 为节点加 速度向量， 为 节点速度向量， {X}为节点 位移向量； 采用 “瞬态”方法求解； 2)后处理： 通过后处理得到扬声器支架上任意点的应力应变和位移幅值等的瞬态响应 解集； 三、 疲劳仿真： 步骤三 (1)建立有限元模型(在步骤二模型基础上) 1)添加物理场接口和研究类型： 添加物理场 “疲劳”， 添加研究类型 “疲劳”。 2)设置应力寿命： 在 “疲劳”物理场下设置疲劳模型为 “应力寿命 ”， 疲劳模型准则和疲 劳模型参数； (2)求解及后处 理 1)求解： 采用有限元法对上述步骤所建立的有限元模型进行求解， 其基于的理论方程 如下： σa＝fSN(N)， 式中， σa为主应力幅， fSN(N)为S‑N疲劳曲线， σmax为最大主应力， σmin为最小主应力； 采用 “疲劳”方法求解， 疲劳求 解器继承“步骤二， 瞬态仿真 ”所得的瞬态响应解 集； 2)后处理： 通过后处 理得到扬声器支 架上任意 点的疲劳寿命失效循环次数。 2.根据权利要求1所述的扬声器支架振动 疲劳寿命的数值仿真分析方法， 其特征在于： 所述的有限元分析软件为COMSOL  Multiphysics， 它是一款多物理场仿真分析软件， 主要功 能包括建立几何模型、 网格划分、 多物理场设置与求 解、 结果图像化显示。 3.根据权利要求1所述的扬声器支架振动疲劳寿命的数值仿真分析方法其特征在于： 所述扬声器组件仿真几何模型为忽略音圈、 骨架、 锥体后对仿真结果影响较小的部件后的 简化模型， 所述模型的简化包括三维绘图软件完成简化， 所述的三维绘图软件包括CREO、 SolidWorks， 或是采用有限元软件处理， 如COMSOL  Multiphysics的 “几何”相关功能来实 现。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115526088 A 3