本文首发于微信公众号「声学号角」

之前设计过一款低音扬声器单元,使用在闭箱中,箱体容积对比单元的Vas非常小。当时那款产品采用的是凹橡胶边,平板盆。在做可靠性功率试验时橡胶边破损。

经过调查,排除掉橡胶边因本身应力过大导致破损等等原因。    同时,发现一个比较奇特反常的现象,橡胶边在运动过程中产生异常形变。类似下图。

【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 · 图 1

上图以及后面的案例均为非真实产品,仅作为示范说明。

初步怀疑异常形变的来源是闭箱内外的压力差。  想通过仿真来复现此现象。

很直接的想法是用流固耦合的方法来做。不过计算很容易不收敛,且计算规模非常大。所以最终考虑采用等效的空气压力来简化计算。

定义好橡胶边内外受到的空气压力(位移相关)。除静止状态外,内外存在压力差。

【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 · 图 2

【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 · 图 3

由于这是个强非线性过程,所以需要将网格划分得略细一些。   尤其注意转角处的网格划分,避免非真实情况的应力极度集中。

【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 · 图 4

在纸盆处加载位移或者力

【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 · 图 5

红色圈的是异常部位。黑色线条代表正常状况下应该形成的曲线。

从3D图中看得更明显

【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 · 图 6

【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 · 图 7

下面是动态的过程演示,显示可能稍微有点问题。  不过可以大致了解其运动过程中的状态。供各位参考。

【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 · 图 8

【扬声器仿真高阶应用】闭箱扬声器橡胶边在运动中异常形变 · 图 9

最终的解决方案大家可以凭借设计经验自行判断。