基于nCode DesignLife的车载扬声器盆架振动疲劳分析

马明　朱玉田

摘要： 针对某100 mm车载扬声器盆架结构的疲劳问题，采用基于功率谱密度（Power Spectrum Density，PSD）的频域分析法对其进行疲劳可靠性分析.应用ANSYS Workbench，先对扬声器单元进行有限元模态分析获得其固有频率和振型，再基于模态分析进行谐响应分析获得其频率响应函数（Frequency Response Function，FRF）.将有限元分析结果导入到nCode DesignLife，施加加速度PSD载荷进行振动疲劳分析，获得盆架在x，y和z方向上各自8 h的振动疲劳损伤，从而对盆架的疲劳可靠性进行评估.对照实物扬声器样品的疲劳耐久试验结果，为扬声器盆架结构设计提出一些建议.

关键词： 汽车； 扬声器盆架； 振动疲劳； 模态分析； 谐响应； ANSYS Workbench

中图分类号： U463.83文献标志码： B

Abstract： With respect to the fatigue issue of a 100 mm automobile loudspeaker basket， the fatigue reliability analysis is performed on it by the frequency domain analysis method which is based on Power Spectrum Density（PSD）. With ANSYS Workbench， the natural frequencies and vibration shapes of the loudspeaker unit are obtained by finite element modal analysis， and the Frequency Response Function（FRF） is subsequently obtained by the harmonic response which is based on modal analysis. The finite element simulation results are imported into nCode DesignLife， the vibration fatigue is analyzed by applying acceleration PSD loading， the fatigue damage of the basket in 8 hours separately along x， y， and z directions are achieved， and the fatigue reliability of the basket is evaluated. Referring to the fatigue durability test of some loudspeaker specimens， some suggestions are proposed for the basket structure design.

Key words： automobile； loudspeaker basket； vibration fatigue； modal analysis； harmonic response； ANSYS Workbench

0引言

近十几年，中国汽车工业发展迅速，家用轿车拥有量逐年增多，人们对汽车驾乘的舒适性和娱乐性提出更高的要求.车载音响系统顺应汽车工业的发展趋势，也更加完善.音响系统重要的部件之一为扬声器.传统的锥形纸盆扬声器大体由磁回路系统（永磁体、芯柱、导磁板）、振动系统（纸盆、音圈）和支撑辅助系统（定心支片、盆架、垫边）等三大部分构成.家用音响系统的扬声器主要承受静载荷，而车载音响系统的扬声器主要承受动载荷，即车辆行驶过程中因路面不平而引起的随机振动载荷.多数车载扬声器依靠盆架支撑所有零部件并安装在车身上.受扬声器自身质量、车身结构、产品成本等要素限制，盆架需要专门定制设计，故研究扬声器盆架的结构十分必要.随机振动……