CAE仿真助力洗衣機(jī)優(yōu)化噪聲和振動(dòng)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，洗衣機(jī)已經(jīng)成為人們生活中一種必備的家用電器。人們?cè)谏钏竭M(jìn)步的同時(shí)對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，大多數(shù)使用者在使用洗衣機(jī)時(shí)的要求已不僅僅是洗滌衣物，還要求其能夠小振動(dòng)低噪聲的靜音運(yùn)作。

洗衣時(shí)，您的洗衣機(jī)極可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，這是由于洗衣機(jī)內(nèi)部衣物分布的不均勻和機(jī)器的結(jié)構(gòu)屬性造成的。以滾筒洗衣機(jī)為例，滾筒洗衣機(jī)在高速脫水工作中，由于衣物隨滾筒做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得筒壁受壓力載荷而造成變形，并由于衣物產(chǎn)生的偏心力，以變載荷和變方向的慣性激振力形式反作用于滾筒，引起滾筒振動(dòng)。下面元王將建立一個(gè)滾筒洗衣機(jī)的多體動(dòng)力學(xué)模型，能夠通過(guò)仿真來(lái)分析這一常見(jiàn)的問(wèn)題。

洗衣機(jī)裝配體中的振動(dòng)模型描述了一個(gè)橫軸式便攜洗衣機(jī)。模型幾何對(duì)應(yīng)于洗衣機(jī)裝配體中的不同部件（含外殼），以不同顏色區(qū)分顯示。在此案例中，假定將外殼模擬為易彎曲的殼層，并使用剛性實(shí)體模擬洗衣機(jī)的其他部件。此外，假定衣服相對(duì)滾筒的位置不變。

洗衣機(jī)部件分別表示為以下顏色：

仿真分析結(jié)果：

在特征頻率分析中，一種模式關(guān)注桶的平移，另一種顯示了它沿縱軸的旋轉(zhuǎn)。每個(gè)特征模式都突出了外殼的對(duì)應(yīng)變形，這些變形相對(duì)于桶的運(yùn)動(dòng)較小。

下圖顯示了桶的位移大小，以及整個(gè)運(yùn)行期間不平衡放置衣物的角度。這里，紅色和藍(lán)色分別代表了軌跡的最初時(shí)間和最終時(shí)間。

為確認(rèn)機(jī)器旋轉(zhuǎn)期間在洗衣機(jī)外殼中產(chǎn)生的振動(dòng)，我們可以執(zhí)行一個(gè)瞬態(tài)分析，下圖描述了右側(cè)壁上的一個(gè)點(diǎn)在多個(gè)方向上發(fā)生的外殼變形。

接下來(lái)，我們可以分析右側(cè)壁中部一個(gè)點(diǎn)上的外殼法向加速度，以測(cè)量側(cè)壁發(fā)出的噪聲。這些結(jié)果在下方左側(cè)的繪圖中進(jìn)行了展示。同時(shí)，右側(cè)的繪圖描述了該加速度的頻譜。

我們可以注意到側(cè)壁振動(dòng)的頻率主要在 0-30 Hz 的范圍內(nèi)，峰值在 1.67 Hz 附近，這可以看作激發(fā)頻率。這與我們根據(jù)滾筒的慣性質(zhì)量比和設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度下的載荷推斷出的頻率相符。但有意思的是，也出現(xiàn)了高于激發(fā)頻率的側(cè)壁振動(dòng)頻率值，這將發(fā)射額外的噪聲。出于優(yōu)化噪音和振動(dòng)角度考慮，可以將洗衣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，僅在較低的、人耳捕捉不到的頻率發(fā)出噪聲。

通過(guò)上述案例可以看出，應(yīng)用有限元分析軟件對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行仿真分析，能夠有效對(duì)洗衣機(jī)噪音和振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。同時(shí)，通過(guò)仿真分析，還能夠?qū)Σ牧系膬?yōu)化，在保證洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)足夠穩(wěn)固其他各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，有效降低成本。有限元科技依托十?dāng)?shù)年來(lái)1000多家企業(yè)的CAE仿真應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提供全面的CAE仿真應(yīng)用解決方案。選擇有限元科技，為您的企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造無(wú)限可能。