Actran软件模块和功能简介.ppt

Cliquez et modifiez le titre,Cliquez pour modifier les styles du texte du masque,Deuxime niveau,Troisime niveau,*,Copyright Free Field Technologies,Copyright Free Field Technologies,Cliquez et modifiez le titre,Cliquez pour modifier les styles du texte du masque,Deuxime niveau,Troisime niveau,*,Copyright Free Field Technologies,Cliquez et modifiez le titre,Cliquez pour modifier les styles du texte du masque,Deuxime niveau,Troisime niveau,*,Copyright Free Field Technologies,Cliquez et modifiez le titre,Cliquez pour modifier les styles du texte du masque,Deuxime niveau,Troisime niveau,*,Copyright Free Field Technologies,Cliquez et modifiez le titre,Cliquez pour modifier les styles du texte du masque,Deuxime niveau,Troisime niveau,Actran13软件模块和功能简介,Free Field Technologies,1998,，由,Dr.Jean-Pierre Coyette,、,Dr.Jean-Louis Migeot,创立,1999-2001,，雷诺,标志,菲亚特,通用汽车,空中客车,壳牌石油,德国,Lloyd,船级社等十一家大型企业，共同资助,FFT,开发,ACTRAN,软件,专业的声学仿真工具（,Actran/Acoustics,）,振动声学,(Actran/Vibro Acoustics,Actran for Nastran),流动声学,(Actran/TM,Actran/DGM,Actran/Aero Acoustics),前后处理器,(Actran/VI),服务,:,培训,技术交流,工程咨询,特别开发,科研,:FFT,参加众多科研项目，从汽车风噪声、轮胎噪声、发动机噪声到高性能计算以及产品的声学设计等。,海基声学事业部,声学团队,10,余人，均具有硕士以上学历，声学团队中有来自汽车、航空、船舶等行业背景，且具有许多咨询项目经验近几年咨询项目,汽车空调系统噪声分析、排气系统、内饰分析,汽车风噪优化分析,高速列车振动、气动噪声分析,某型飞机典型结构、环控系统、机翼声学设计与优化,螺旋桨噪声分析,换能器、声呐分析,某型核工业压水堆管道共振腔气动噪声分析、声疲劳分析等,培训与教学,ACTRAN,软件培训,Actran,技术交流,QQ,群,:,81289983,ACTRAN,资料库,:ftp:/ACTRAN:ACTRAN211.157.108.87:20,Locations,Some Automotive Customers,Some Aerospace Customers,Some Other References,The ACTRAN software suite,ACTRAN Vibro-Acoustics,ACTRAN Aero-Acoustics,ACTRAN TM,ACTRAN Acoustics,ACTRAN DGM,ACTRAN VI,ACTRAN for NASTRAN,ACTRAN Acoustics,声学仿真工具,基于声学有限元,/,无限元技术,声源,:,点声源,平面波,管道模态,结构振动,非均质流体,(,密度和温度梯度,),精确模拟管道声学问题的边界条件,(,解析解,),更多的功能,:,传递矩阵法、不匹配网格、完美匹配层、粘热单元类型、辐射噪声的积分插值方法,典型应用,管道中声传播,振动结构辐射噪声,障碍物衍射,高性能求解器，并行技术,Exhaust Muffler,Diffraction w/flow,Powertrain Radiation,ACTRAN VibroAcoustics,声振耦合仿真工具（结构动力学求解器,+,声学求解器）,丰富的有限单元与材料库,:,声学有限元与无限元,梁单元、弹簧单元、刚体单元、壳单元与实体单元,复合材料单元、薄壳单元，允许考虑预应力作用,(,*,),多孔与多孔弹性单元（,Biot,、,Lumped,、,Rigid,、,Delany-Bazley,、,Miki,等五种多孔模型）,Nastran to Actran,转换器,压电材料单元，支持换能器、声纳与噪声主动控制模拟,(,*,),真实的激励方式,:,声学，运动学与动态激励,随机激励：湍流边界层、扩散声场（结构和流体）、,相关激励，得到平均值、标准偏差、包络等,高性能求解器与并行处理,扬声器,侧窗声传递,壳体振动辐射噪声,ACTRAN AeroAcoustics,流致噪声仿真工具,支持大多数的,CFD,软件，并经过大量实验验证；,Lightill,声类比、,Mhring,声类比适用不同领域；,可以提取面声源和体声源，采用积分插值方法；,支持流场插值的周期性和对称性；,在有限元网格上可以定义边界条件：,任何边界条件都可使用,!,这是与其他处理方法,(,如,Curle,FWH or BEM),相比，最大的优势！,可以与,VibroAcoustics,联合计算，进行振动,/,流动声学一体化分析,客户：,Daimler,BMW,VW,Delphi,Visteon,John Deere,Brothers,PSA.,风扇噪声,空调管道,与实验结果比较,ACTRAN TM,唯一模拟航空发动机以及其他涡轮机械噪声的工具,特性：,以管道模态方式定义声学激励，模态参数自动识别,非均质背景流下声音的传播,精确模拟声衬,客户,:Airbus,Rolls-Royce,SNECMA,General Electric,MTU,Honeywell,Liebherr,Turbomeca,Aermacchi,.,Aermacchi,Airbus,Airbus,ACTRAN/DGM,唯一求解涡轮发动机排气噪声的工具,欧盟项目：,TURNEX,、,MESSIAN,特性：,解决大温度梯度、剪切层流场的声传播问题,时域求解线性欧拉方程,(LEE),支持非结构化网格，单元阶次自适应（最大,16,阶）,适用大规模问题的求解,导纳边界、速度边界及,考虑发动机安装效应的,Thompson,边界,可以导入常见,CFD,软件计算得到的平均流结果,Complex Exhaust Flow,Acoustic field,TURNEX Project,ACTRAN for NASTRAN,主要特性,从白车身到添加内饰材料整车模型的声学仿真工具,模态与物理坐标系的耦合求解,与,Nastran,完全兼容，支持超单元应用,满足计算精确性要求的同时，极大地提高求解速度,客户,:Ford,Nissan,Rieter,.,Trim is everywhere,Superlement coupling,From BIW to trimmed body,ACTRAN VI,ACTRAN,各模块的前后处理器,提供脚本化语言编辑功能,方便快捷的前后处理功能,测量距离，测量角度，梁单元、边界条件可视化,指向性麦克风,云图、频谱曲线、瀑布图、指向性曲线,自动计算全局量、板块贡献量分析、传递损失计算,可以从云图结果提取场取频谱曲线结果,直接将频谱曲线转换为声音文件,Model creation and validation,Advanced post-processing,FRF Display Tool,What is ACTRAN?(1),ACTRAN,是进行声学，振动声学以及气动声学仿真的工具,ACTRAN,基于有限元与无限元的算法,ACTRAN,提供了丰富的单元库，材料库，边界条件类型，求解方案以及求解器,Applications,振动结构的声辐射,声,-,振耦合仿真,管道封闭腔中的声传播,声透射,-,传递损失,What is ACTRAN?(2),大多数情况下，将声学现象假设为线性问题。因此，,ACTRAN,求解的是线性方程组,proportionality between effect and cause,ACTRAN,可以模拟,3D,，,2D,以及,2D,轴对称问题,短舱的三维模拟,短舱的二维轴对称模拟,How Does it Work?,ACTRAN,求解器,其输入可以是一个（或几个）文件，包含所有的模型信息（网格，材料属性，边界条件，输出需要等）,输出结果文件和报告文件,Modeling Process with ACTRAN,可使用多种网格划分工具建立有限元模型，并且导出,ACTRAN VI,可读取得格式（,CDB,BDF,UNV,DAT,）。,ACTRAN,模型在,ACTRAN VI,中建立。,计算结果的后处理可以在,ACTRAN VI,或其它后处理软件中进行。,Launching ACTRAN(1),ACTRAN,可以在操作系统中以命令方式启动：,Options:,例如,actranpy options,-i INPUTFILE,-inputfile=INPUTFILE,name of the ACTRAN input file,-m MEM,-mem=MEM,maximum amount of memory in MB that will be used by each process default is,100,actranpy i model.dat m 1000,Launching ACTRAN(2),用下面的命令可以得到可能的选项列表,Options:,actranpy u DIRECT-help,-s SCRATCH,-scratch=SCRATCH,path to the scratch directory to be used default is,scratch,-report=REPORT,name of the ACTRAN report directory default is,report,-radical=RADICAL,radical of the information files written in the ACTRAN report directory default is,actranpy,-test,run without solution for test purposes,-errorlevel=ERRORLEVEL,stop application at severity level X,with X in,INFO,EFFICIENCY,WARNING,CAUTION,FATAL,default is,FATAL,Launching ACTRAN(3),ACTRAN,可以用图形界面的形式启动,-FFT Launcher,Window,平台下的启动,Start Menu,All Programs,FFT,Actran_12.0,Actran,Linux,平台下的命令启动,$ACTRAN_PATH/Actran_12.0/bin/actranw,Launching ACTRAN(4),ACTRAN,可以在,ACTRAN VI,中启动,启动界面与,FFT Launcher,类似,可以以拖拽的方式选择分析,ACTRAN Input File:,Example,(1),ACTRAN,模型文件以,ASCII,格式,ACTRAN Input File:,Example,(2),ACTRAN Input File:,Example,(3),ACTRAN,起始,BEGIN ACTRAN,END ACTRAN,所有关键字段起始,BEGIN keyword integer,END keyword integer,ACTRAN,起始内嵌,Concepts,Introduction,(1),ACTRAN,模型包含多种不同的信息：网格描述，材料属性，分析参数等等。,ACTRAN,中的模型信息：,Domain and Element Set,Material,Component,Boundary Condition,Analysis Parameter,Fields and Tables(advanced),这些信息为,ACTRAN,的分析设置提供了直观、协调的结构。,Concepts,Introduction,(2),Domain,：,有限元单元的集合；,Material,：,描述材料的物理和化学性质；,Component,：,单元,Domain,的数值特性和物理属性的集合；,boundary condition,：,单元的边界条件与载荷激励；,analysis parameter,：,影响模型计算的一组参数。,Concepts,Element Sets,当网格模型倒入,ACTRAN VI,后：,自动创建,TOPOLOGY,；,在划分网格时定义好单元类型,（,2D,或,3D,，线性或二次）,。,单元的定义方法取决与网格文件的格式,（,CDB,BDF,UNV,DAT,）,Concepts,Domains,(1),Domain,是一组具有相同标识的单元的集合；,可以由各自的名称区分,Domain,是从导入到,ACTRAN VI,的单元中定义出来的一组单元,Domain,“,All_1,”包含,TOPOLOGY1,中的所有单元,Example:,The domain“BC_surface”regroups the finite elements of the element sets:,BdfShell.2.quadratic.2.0.0,BdfShell.3.quadratic.2.0.0,Concepts,Domains,(2),ACTRAN,支持的单元类型：,Concepts,Materials,(1),Material,描述材料的物理和化学性质：,Example of materials:,Air,Steel,具有类型和属性列表,Example of type:,Fluid;,Isotropic Solid;,Porous,;,材料属性的定义取决于实际材料的类型,Example of properties to be defined for a Fluid:,Speed of Sound;,Density;,Example of properties to be defined for an Isotropic Solid:,Young Modulus,Density,Poisson ratio,The Fluid,Material,(2),流体材料是用于定义粘性和非粘性声介质的标准材料,。,可以定义的属性有：,声速,默认值,：,340 m.s-1,密度,默认值,：,1.225kg.m-,Cp,默认值,：,1004,Cv,默认值,：,716,The Fluid,Material,(3),ACTRAN输入文件中的语法,BEGIN,MATERIAL Id,FLUID,SOUND_SPEED value,FLUID_DENSITY value,CP value,CV value,END,MATERIAL Id,在,ACTRAN,VI,中的定义方式,Concepts,Materials,(4),在,ACTRAN VI,中，不同的材料在材料树中：,可以在,ACTRAN VI,中导入、创建、修改以及导出各种材料。,材料树,材料类型选择,物理属性,Concepts,Materials,(5),可以导入外部文件中定义的材料,通用材料库,$ACTRAN_PATH/Actran_12.0/user/materials,Concepts,Components,(1),Component,将单元的数值属性与物理性质归类可以导入外部文件中定义的材料,Example of,components,:,使用一个“,acoustic,”组件模拟充满空气的空腔,使用一个shell,”组件模拟一块钢板,支持不同类型的组件，每个类型都有特定的属性和材料链接以及有限元,domains,Example of type:,Acoustic;,Solid;,Shell.,ACTRAN,的组件相当于,ANASTRAN,的,“Property”(,PSOLID,PSHELL,PBEAM,),ANSYS,的,“Element Type”(,SOLID185,SHEEL181,),Concepts,Components,(2),在,ACTRAN VI,中，所有的,Component,都包含在“,Analysis,”的“,Model Solution Sequence,”中。一个,Component,可以与一种,Material,和一个或多个,Domain,相关联,。,Material,类型,属性,Component,适用的,Domain,The Finite Fluid,Component,(3),流体有限元,Component,是模拟所有类型有限声介质的标准组件。,网格划分准则：,每个波长划分,6-10,个线性单元；,或者每个波长划分,4-8,个二次单元；,这仅仅是个保证精度水平的基本要求。,The Finite Fluid,Component,(4),ACTRAN输入文件中的语法,POWER_EVALUATION 1,用于激活耗散功率的计算（可选）,MODIFIED_INTEGRATION 3,激活一个不同单元的积分模式，以减少误差,BEGIN,COMPONENTId,ACOUSTIC,MATERIAL material_id,POWER_EVALUATION 1,MODIFIED_INTEGRATION 3,DOMAIN Acoustic_domain,END,COMPONENT Id,ACTRAN,VI,中的定义方式,选择“,Finite Fluid,”作为,Type,。,The Finite Fluid,Component,(5),Finite Fluid component,自由面的默认边界条件为刚性壁面。,法向速度默认为,0,并且声波被完全反射。,自由表面（刚性壁面）,The Infinite Fluid,Component(6,),在模拟自由声场辐射问题时，只对声源附近的声场使用有限单元进行离散，显而易见，不能将声传播的整个区域离散化。,ACTRAN,采用无限元的方法模拟有限单元之外的无限区域。,无限元单元为,2D,单元，应用于有限元单元区域的外表面,。,使用无限元的目的：,获得无反射边界条件；,计算远场声压级。,无限元单元（,2D,）,有限元单元（,3D,）,SPL,The Infinite Fluid,Component,(7),Infinite Fluid component,是模拟无限声场介质的组件。,属性：,插值计算阶次（默认为,5,）；,参考坐标系（默认为椭球坐标系）。,Infinite Fluid component,应用于有限元的外表面,The Infinite Fluid,Component,(8),在,ACTRAN VI,中定义：,选择“,Infinite Fluid,”作为,Type,定义中心以及坐标轴,The Infinite Fluid,Component,(9),ACTRAN,输入文件中的语法,The Infinite Fluid,Component(10,),定义参考坐标系的准则,参考坐标系的中心一般位于结构体的几何中心,参考坐标系一般为单位球坐标系,参考坐标系的三个轴为：,1,0,0,0,1,0,0,0,1,The Infinite Fluid,Component,(11),Infinite Fluid component,阶次的定义,远场的声压计算是一个截断的多级展开。,取决于：,无限元表面压力场的离散（无限元表面的网格细化程度）,插值阶次,节点数量的增加，可以模拟更复杂的辐射模式，同时也增加了求解的规模。,The Infinite Fluid,Component,(12),插值阶次会影响远场计算结果的质量。对于给定的精度水平：,当插值阶次增大，计算量随之增大，收敛性会降低。,如果不关心远场的计算结果，只是为了定义无反射边界条件，可以选择低阶的插值,例如,有限元单元数量少，无限元表面接近声源：无限元要使用高阶次。,有限元单元数目多，无限元表面远离声源：无限元可以采用较低阶次。,The Infinite Fluid,Component,(13),可以进行半自由场的模拟（例如：半消音室）。,在这种情况下，,Infinite Fluid,的中心必须位于刚性面，以确保完全的半自由场反射条件。,无限元单元表面与刚性面边缘定义为零速度条件（,v=0,），并确保完全的反射。,The Infinite Fluid,Component,(14),无限单元的表面不需要必须为球体或者椭球体。,例如，可以是任何平行六面体。但是尖角附近的声压级结果会受到影响（尤其方向性后处理）唯一的限制是，必须始终保持凸表面。,Concepts,Boundary Condition,(1),Boundary Condition,定义单元的边界条件与激励条件,。,Example of,boundary condition,:,某些节点上施加的压力,加紧约束,具有不同类型的边界条件，指定的振幅并且与所定义的单元,domain,相关联。,Example of,boundary condition,:,载荷,位移,Concepts,Boundary Condition,(2),Boundary Condition,定义单元的边界条件与激励条件,。,压力边界条件：可以导入某些节点上的压力值,加速度边界条件：对有限元域表面施加法向加速度,速度边界条件：对有限元域表面施加法向速度,声源边界条件：可以定义球面波、平面波，但不能施加于,domain,Concepts,Displacement Condition,(3),ACTRAN VI,中，所有的,Boundary Condition,都包含在“,Analysis,”的“,Boundary Condition,”中。,振幅,类型,定义的,Damain,Concepts,Pressure Condition,(5),Actran,关键字与,Actran VI,定义界面。,Concepts,Acceleration Condition4),Actran,关键字与,Actran VI,定义界面。,Concepts,Velocity Condition,(6),Actran,关键字与,Actran VI,定义界面。,Concepts,Monopole Condition,(7),Actran,关键字与,Actran VI,定义界面。,Concepts,Plane Wave Condition,(8),Actran,关键字与,Actran VI,定义界面。,Concepts,Cylindrical Wave Condition,(9),Actran,关键字与,Actran VI,定义界面。,Concepts,Analysis Parameters,(1),分析参数是一组影响的计算模型的参数。,Example of analysis parameters:,频率范围；,求解器的选择；,定义输出,。,Concepts,Analysis Parameters,(2),在,ACTRAN VI,中，大多数,Analysis Parameters,在计算属性和“,Post-Processing,”中定义,。,后处理对象,Analysis properties window,Concepts,总结,Going Further,在,ACTRAN,中，所有的输入可以是复杂的值；,在,ACTRAN,中，边界条件的幅值、材料及部件的属性可以随频率变化。可以通过表格方式定义；,Calculation Procedures,ACTRAN,是求解声学，振动声学和气动声学问题的多功能的仿真软件，针对工程师不同的仿真需要，可以采用不同的次序,提供六种解决方案：,Direct Frequency Response,Modal Frequency Response,Modal Extraction,Pellicular Analysis,Green Analysis,Compressible Flow,每次计算只能使用一种解决方案,Direct Frequency Response,Modal Extraction,Modal Frequency Response,Modal Frequency Response,用于计算在模态坐标系中特定激励的振动声学系统的响应。,在,ACTRAN AI,中，,Modal Frequency Response,在“,Analysis,”中设置。,Results&Reports Files,ACTRAN,在计算结束后生成两种类型的文：,Result files,：,包含物理量（压力、强度、位移）的仿真结果文件，在工作目,录下生成（,*.plt files,*.nff files,）。,Reports files,：,提供关于计算过程的有用信息（消耗资源,）。在,report,目录,下生成（,pdf summary file,*.log files,*.trace and*.error files,etc,）,Reports Files,所有的报告文件保存在,report,目录下（,*.pdf summary file,*.log files,*.trace and*.error files,等）,日志文件包含有关分析的不同步骤的一些细节：,ACTRAN,读取的具体的命令行,分析,(time step range,time iteration,convergence),警告与错误信息,*.pdf,摘要文件包含了分析的主要特征：,用于分析计算的计算机特征；,软件信息；,执行分析所需要的内存消耗；,计算时间。,Results Files:FRF and Maps,ACTRAN,文件结果可以分为两类,：,频率响应函数,（,FRF,）,=,给定节点在所有频率下的结果；,分析,Maps=,所有节点在给定频率下的结果,。,Results Files,频率响应函数：,结果被写入,PLT,文件,（,FFT Format ASCII,）；,常见的扩展名是,*.plt,；,PLT,文件可以由,PLTViewer,读取并快速显示,FRF,；,频率响应函数可以从,FRF,文件导出为文本格式文件，并由其它软件读取,（,Excel,Matlab,）,Use the,plt_get,utility,Maps,：,结果被写入,NFF,数据库或者其它标准格式（,OP2,、,UNV,）；,NFF,是数据库中是唯一的格式，可以存储所有,ACTRAN,计算参量；,NFF,数据库信息可以直接导入至,ACTRAN VI,进行后处理。,Output,Quantities,Finite Fluid,与,Infinite Fluid Components,中可输出的参量有,：,