通过扬声器振动部件的劲度系数反推其杨氏模量的方法

摘要

本发明公开了一种通过扬声器振动部件的劲度系数反推其杨氏模量的方法，属于扬声器设计和制造及材料参数测量领域。首先，采用测量方法得到扬声器振动部件的劲度系数K₁。然后，采用仿真分析方法得到该振动部件的劲度系数K₂，它包括建立几何模型、建立仿真分析模型和静力分析求解等步骤。最后，通过上述劲度系数K₁和K₂，反推计算得到该振动部件材料的杨氏模量。该方法可以比较准确地获得扬声器振动部件的材料特性，从而更好地设计和制作扬声器。

主权项

一种通过扬声器振动部件的劲度系数反推其杨氏模量的方法，其特征在于该技术至少包括以下步骤：（1）测量得到振动部件的劲度系数；有两种方式测量得到振动部件的劲度系数：1）通过振动部件设计图纸上标示的变位a mm/M g，计算振动部件的劲度系数：K₁=M×9.8×10^‑3 /a（N/mm），M表示质量大小，a表示位移大小，N表示力的单位； 2）使用扬声器振动部件顺性测量仪，测量得到振动部件上某点P处在不同变形位移x₁下的劲度系数K₁（x₁）；若希望获得更高的测量精度，采用方式2）所述的方法测量振动部件的劲度系数；（2）仿真分析得到振动部件的劲度系数；A. 建立几何模型；有两种方式建立振动部件的几何模型：1）通过振动部件的设计图纸，得到其几何模型；2）使用3D几何轮廓扫描仪或坐标仪设备，测量振动部件的几何模型，并在测量软件中转化为STL格式的CAD文件；若希望获得更高的几何精度，建议采用方式2）所述的方法测量振动部件的几何模型；B. 建立仿真分析模型；1） 导入几何模型：在数值计算软件中导入振动部件的几何模型；2） 定义材料参数：定义振动部件材料的泊松比、密度和杨氏模量估计值E₀；3） 设置物理场环境：选择固体力学分析模式；4） 划分网格：将振动部件的几何模型划分成若干网格单元，若是2D模型，选择面单元，若是3D模型，则选择体单元；5） 定义边界条件：固定边界条件，参考测量变位或劲度系数时夹具的位置，在振动部件几何模型的相应部位定义固定边界条件；载荷边界条件，当采用方式1）测量得到振动部件的劲度系数时，参考测量变位时的力作用点，在振动部件的相应部位施加大小为F= M×9.8×10^‑3N，方向为振动部件工作方向上的载荷，当采用方式2）测量得到振动部件的劲度系数时，参考测量劲度系数时的力作用点，在振动部件的相应部位施加大小为0.49 N，方向为振动部件工作方向上的载荷；C. 静力分析求解；1） 在数值计算软件中，选择静力分析求解器，求解得到振动部件上对应P点处的位移x₂；2） 根据下列公式计算得到振动部件的劲度系数仿真结果为：K₂=F/x₂（3）反推振动部件材料的杨氏模量；在振动部件劲度系数的测量结果K₁（x₁）中，提取x₁=x₂处的值K₁，已知振动部件劲度系数的测量结果K₁、仿真结果K₂和杨氏模量估计值E₀，根据线弹性材料的杨氏模量和劲度系数成正比的原则，反推计算振动部件材料的杨氏模量E；E=E₀×K₁/K₂。