通過揚(yáng)聲器振動部件的勁度系數(shù)反推其楊氏模量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于揚(yáng)聲器設(shè)計和制造及材料參數(shù)測量領(lǐng)域，涉及的是一種通過揚(yáng)聲器振動部件的勁度系數(shù)反推其楊氏模量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]揚(yáng)聲器的振動部件包括定心支片、紙盆、防塵帽、骨架和音圈等，大多數(shù)部件都屬于復(fù)合材料，比如定心支片，是通過將纖維編織物浸漬在酚醛樹脂等膠液基體后熱壓成型而成的，是一種典型的復(fù)合材料，其材料特性較為復(fù)雜，難以測量，且加工過程中的裁布、配膠和熱壓等工藝都會對各部件成品的楊氏模量產(chǎn)生重要影響。然而在振動部件的工作過程中，表現(xiàn)出來的更多是線彈性材料的特性，將振動部件當(dāng)作線彈性材料處理，可極大簡化振動部件材料模型的建立過程，有利于工程師更方便地去理解和設(shè)計振動部件。
[0003]線彈性材料的特性包括楊氏模量、泊松比和密度等，其中楊氏模量是線彈性材料的主要材料參數(shù)，目前受到工藝流程和測量方法的限制，無法準(zhǔn)確測量振動部件材料的楊氏模量，只能使用盡量相同的工藝流程將振動部件的原材料壓制成平整面料，再測量面料的楊氏模量，并將其近似作為振動部件材料的楊氏模量，事實表明，這種近似產(chǎn)生的誤差較大。隨著對揚(yáng)聲器品質(zhì)的不斷追求，要求能夠獲得一種準(zhǔn)確測量振動部件材料楊氏模量的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是得到一種通過揚(yáng)聲器振動部件的勁度系數(shù)反推其楊氏模量的方法;
本發(fā)明要解決的是無法準(zhǔn)確測量揚(yáng)聲器振動部件材料楊氏模量的問題。本發(fā)明通過揚(yáng)聲器振動部件勁度系數(shù)的測量結(jié)果和仿真結(jié)果，反推計算出振動部件材料的楊氏模量；本發(fā)明的一種通過揚(yáng)聲器振動部件的勁度系數(shù)反推其楊氏模量的方法，具體步驟為:
(1)測量得到振動部件的勁度系數(shù)；
有兩種方式測量得到振動部件的勁度系數(shù):1)通過振動部件設(shè)計圖紙上標(biāo)示的變位amm/M g，計算振動部件的勁度系數(shù):K1=MXl 8X 10 3/a (N/mm)，M表示質(zhì)量大小，a表示位移大小，N表示力的單位；2)使用揚(yáng)聲器振動部件順性測量儀，測量得到振動部件上某點P處在不同變形位移X1下的勁度系數(shù)K1 (X1);
若希望獲得更高的測量精度，采用方式2)所述的方法測量振動部件的勁度系數(shù)；
(2)仿真分析得到振動部件的勁度系數(shù)；
A.建立幾何模型；
有兩種方式建立振動部件的幾何模型:1)通過振動部件的設(shè)計圖紙，得到其幾何模型；
2)使用3D幾何輪廓掃描儀或坐標(biāo)儀設(shè)備，測量振動部件的幾何模型，并在測量軟件中轉(zhuǎn)化為STL格式的CAD文件；
若希望獲得更高的幾何精度，建議采用方式2)所述的方法測量振動部件的幾何模型； B.建立仿真分析模型；
O導(dǎo)入幾何模型:在數(shù)值計算軟件中導(dǎo)入振動部件的幾何模型；
2)定義材料參數(shù):定義振動部件材料的泊松比、密度和楊氏模量估計值E。；
3)設(shè)置物理場環(huán)境:選擇固體力學(xué)分析模式；
4)劃分網(wǎng)格:將振動部件的幾何模型劃分成若干網(wǎng)格單元，若是2D模型，選擇面單元，若是3D模型，則選擇體單元；
5)定義邊界條件:固定邊界條件，參考測量變位或勁度系數(shù)時夾具的位置，在振動部件幾何模型的相應(yīng)部位定義固定邊界條件；載荷邊界條件，當(dāng)采用方式I)測量得到振動部件的勁度系數(shù)時，參考測量變位時的力作用點，在振動部件的相應(yīng)部位施加大小為F=MX9.8X 10 3N,方向為振動部件工作方向上的載荷，當(dāng)采用方式2)測量得到振動部件的勁度系數(shù)時，參考測量勁度系數(shù)時的力作用點，在振動部件的相應(yīng)部位施加大小為0.49 N，方向為振動部件工作方向上的載荷；
C.靜力分析求解；
1)在數(shù)值計算軟件中，選擇靜力分析求解器，求解得到振動部件上對應(yīng)P點處的位移
I2;
2)根據(jù)下列公式計算得到振動部件的勁度系數(shù)仿真結(jié)果為:
K2=FZjt2
(3)反推振動部件材料的楊氏模量；
在振動部件勁度系數(shù)的測量結(jié)果K1 (X1)中，提取X1=X2處的值K i，已知振動部件勁度系數(shù)的測量結(jié)果K1、仿真結(jié)果K2和楊氏模量估計值E。，根據(jù)線彈性材料的楊氏模量和勁度系數(shù)成正比的原則，反推計算振動部件材料的楊氏模量E ；
E=E0XK1A2
數(shù)值計算軟件包括一切基于有限元或邊界元理論的商用軟件，包括COMSOL、ANSYS和ABAQUSo揚(yáng)聲器振動部件包括防塵帽、紙盆、定心支片、骨架和音圈。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明方法通過揚(yáng)聲器振動部件勁度系數(shù)的測量結(jié)果和仿真結(jié)果，反推出振動部件材料的楊氏模量。該方法可以準(zhǔn)確測量振動部件材料的楊氏模量，幫助電聲工程師比較準(zhǔn)確地獲得揚(yáng)聲器振動部件的材料特性，從而更好地設(shè)計和制作揚(yáng)聲器。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明實施方法流程圖。
[0007]圖2是定心支片的2D軸對稱幾何模型。
[0008]圖3是固定邊界。
[0009]圖4是該定心支片的網(wǎng)格劃分結(jié)果。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明的一種通過揚(yáng)聲器振動部件的勁度系數(shù)反推其楊氏模量的方法，具體步驟為:
(I)測量得到振動部件的勁度系數(shù)； 有兩種方式測量得到振動部件的勁度系數(shù):1)通過振動部件設(shè)計圖紙上標(biāo)示的變位amm/M g，計算振動部件的勁度系數(shù):K1=MXl 8X 10 3/a (N/mm)，M表示質(zhì)量大小，a表示位移大小，N表示力的單位；2)使用揚(yáng)聲器振動部件順性測量儀，測量得到振動部件上某點P處在不同變形位移X1下的勁度系數(shù)K1 (X1);
若希望獲得更高的測量精度，采用方式2)所述的方法測量振動部件的勁度系數(shù)；
(2)仿真分析得到振動部件的勁度系數(shù)；
A.建立幾何模型；
有兩種方式建立振動部件的幾何模型:1)通過振動部件的設(shè)計圖紙，得到其幾何模型；
2)使用3D幾何輪廓掃描儀或坐標(biāo)儀設(shè)備，測量振動部件的幾何模型，并在測量軟件中轉(zhuǎn)化為STL格式的CAD文件；
若希望獲得更高的幾何精度，建議采用方式2)所述的方法測量振動部件的幾何模型；
B.建立仿真分析模型；
O導(dǎo)入幾何模型:在數(shù)值計算軟件中導(dǎo)入振動部件的幾何模型；
2)定義材料參數(shù):定義振動部件材料的泊松比、密度和楊氏模量估計值E。；
3)設(shè)置物理場環(huán)境:選擇固體力學(xué)分析模式；
4)劃分網(wǎng)格:將振動部件的幾何模型劃分成若干網(wǎng)格單元，若是2D模型，選擇面單元，若是3D模型，則選擇體單元；
5)定義邊界條件:固定邊界條件，參考測量變位或勁度系數(shù)時夾具的位置，在振動部件幾何模型的相應(yīng)部位定義固定邊界條件；載荷邊界條件，當(dāng)采用第一種測量得到振動部件的勁度系數(shù)方式時，參考測量變位時的力作用點，在振動部件的相應(yīng)部位施加大小為F=MX 9.8X10 3N,方向為振動部件工作方向上的載荷，當(dāng)采用第二種測量得到振