Демпфирование полиуретаном

[German_psv 20]

Проводится гармонический анализ гидрофона в Workbench.Mechanical+ACT(Acoustics+Piezoelectrics). Конструкция гидрофона содержит демпфирующее покрытие (толщиной 3мм) мембраны полиуретаном. При выставке параметров полиуретана в Workbench–>Harmonic Response–>Engineering Data включалась опция Isotropic Elasticity для выставки значений плотности, модуля упругости и коэффициента Пуассона. При этом доступна также опция Constant Damping Coefficient для выставки значений демпирующих свойств полиуретана.

 

Подскажите, пожалуйста, где можно найти Constant Damping Coefficient для полиуретана.

 

Изменено 24 февраля 2018 пользователем German_psv
корректура

[soklakov 1 475]

В 24.02.2018 в 07:50, German_psv сказал:

где можно найти Constant Damping Coefficient для полиуретана.

в эксперименте.

Или в гугле.

Эксперимент надежнее. Уж слишком много зависит от вспененности/пористости. Можно еще моделью пористого тело воспользоваться. Ввести параметры пористости и надеяться, что вычисленное демпфирование в итоге окажется верным. Но все равно ведь в итоге экспериментом проверяться.

 

Но если гуглить лень, а эксперимент и вовсе недоступен, то берите 5-20%. Начать логично с 0,1, а там скалиброваться хоть на что-нибудь или... так и оставить.

[German_psv 20]

Спасибо за консультацию.  Конечно, в эксперименте можно получить Constant Damping Coefficient, если найдется технология такого измерения.  С другой стороны, спецы из Ансиса вписали в Engineering Data наряду с плотностью, модулем упругости, коэффициентом Пуассона еще и  опцию для внесений данных по Constant Damping Coefficient. Следовательно, у них значение Constant Damping Coefficient для материалов существует наряду с плотностью, модулем упругости и коэффициентом Пуассона.  Однако, в иностранных статьях о таком коэффициенте нет упоминаний.

Вы правы, надо вычислять. Так и сделал, посчитал АЧХ для различных значений этого коэффициента. Резонанс давит хорошо.  Есть и самодельный гидрофон, у которого резонанса почти не видно. Моя задача была как раз проверить, не ошиблись ли  при склеивании и нанесении полиуретана.  Получилось как всегда, расчетные результаты надо проверять на реальной модели. Хотелось наоборот.

PS

Вспененный/пористый полиуретан здесь не применяется. 

Изменено 26 февраля 2018 пользователем German_psv
уточнение

[soklakov 1 475]

4 часа назад, German_psv сказал:

Получилось как всегда, расчетные результаты надо проверять на реальной модели. Хотелось наоборот.

Как всегда меняем форму, а не физику.

мы можем наэкспериментировать с полимером и загнать его в рамки ближайшей матмодели. Это даст нам возможность давать прогнозы в некоторой ограниченной области определения.

но мы вряд ли сможем увидеть поведение полимера при нагреве, если закладывали модель линейной упругости. Температуре плавления и энтальпии фазового перехода просто неоткуда взяться в матмодели, -  мы не задавали, а сама она добавляться стесняется. С демпфированием такая же штука.

4 часа назад, German_psv сказал:

Моя задача была как раз проверить, не ошиблись ли  при склеивании и нанесении полиуретана.

и как успехи?

[German_psv 20]

23 часа назад, soklakov сказал:

и как успехи?

Успехов нет. 

Нашел ответ на похожую проблему с адекватным учетом демпфирования.

На https://cae-club.ru/forum/rezina-v-harmonic

tyany пишет:

«для начала задайте демпфирование в материале, но опять же будет адекватно только для малого демпфирования. Полное решение с настояшей гиперупругой моделью и большим демпфированием, будет только во временной области -- то есть Transient»

Кластера для вычисления АЧХ в нестационарном солвере у меня нет, а на обыкновенном компе - слишком долго. 

 

[soklakov 1 475]

3 минуты назад, German_psv сказал:

Кластера для вычисления АЧХ в нестационарном солвере у меня нет, а на обыкновенном компе - слишком долго.

Поэтому так в основном никто не делает)

В 26.02.2018 в 12:33, German_psv сказал:

Моя задача была как раз проверить, не ошиблись ли  при склеивании и нанесении полиуретана.

Задача-то хорошая. Ее бы еще формализовать. А то может ни кластеров ни расчетов не надо.

[German_psv 20]

Изготовитель гидрофона уже пробовал формализовать и обойтись своими силами. Формулы не помогли. Не выяснено, почему имеет место слишком большое различие демпфирования АЧХ изготовленного и расчетного гидрофона.

 

В расчетной модели пока не выяснен диапазон значений Constant Damping Coefficient (гистерезисное демпфирование) для полиуретана. Сравнение показало, что Constant Damping Ratio = 0.5 (в Analysis Settings) и Constant Damping Coefficient = 50 (в Engineering Data) дают хорошее демпфирование со сравнимыми АЧХ. Правильно ли, что Constant Damping Coefficient больше единицы ? Гугль не отвечает.

Другой момент, в расчетной модели акустические колебания не проникают в слой полиуретана (акустическое давление в нем всегда близко к нулю). Понятно, что для проникновения акустической волны надо сделать слой полиуретана Акустическим телом. Но тогда пропадет возможность включить гистерезисное демпфирование полиуретана.

В изготовленном гидрофоне полиуретан акустически прозрачен (его акустическое сопротивление близко к воде) и одновременно он обладает гистерезисным демпфированием.

Как всегда, физический эксперимент рулит.

[soklakov 1 475]

5 часов назад, German_psv сказал:

Правильно ли, что Constant Damping Coefficient больше единицы ?

он может быть больше единицы, но это редко правильно.

5 часов назад, German_psv сказал:

Понятно, что для проникновения акустической волны надо сделать слой полиуретана Акустическим телом. Но тогда пропадет возможность включить гистерезисное демпфирование полиуретана.

акустическая волна проникнет и в твердое тело. но продолжит распространяться в виде волн напряжений/перемещений. там просто нет степени свободы - акустическое давление, а не то чтобы оно там близко к нулю.