Simulation von Hörnern mit Finiten Elementen

Hallo,
ich kann mir die Filme leider nicht ansehen, würde mich aber interessieren. Mein Player will nicht.
Meinst Du die Finite-Elemente-Methode? Zerlegung in kleinste geometrische Teile mit DGL's zur Bestimmung von Spannungen und Verformungen?
Ich will Dich nicht verbessern, aber Fenite sagt mir nichts.
Schönen Gruß
Wolf

ich konnte mir die dateien zwar nicht ansehen aber die idee ist genial. ich hab dieses semester die FEM-vorlesung und hab schon daran gedacht mein subwoofer-gehäuse mit FEM zu optimieren. dafür ist das ganze ja eigentlich gedacht (spannungs-maxima). was für ein FEM-programm benutzt du denn? ich konnte die dateien wie gesagt nicht einsehen...

also ich hoffe ich blamiere mich jetzt nicht: das mechanische äquivalent zu einem elektrischem schwingkreis ist doch der einmassenschwinger d.h. trägheit=induktivität, dämpfung=ohm, feder=kapazität.
die DGLs sind absolut analog...
es gab in früheren K+T artikel drüber, ursprünglich wurde ja das mechanische in das elektrische system überführt, mit der oben genannten methode.

Moin,

@ Winterheart: Wow, das ist ja eine wahre Augenweide. Umgib das ganze Horn mit Luft, bis ins Quasi- Unendliche. Dann hast Du gleich ein Abstrahlmodell. Das ist, vor allem in visualisierter Form interessant für alle.

Gerade im Umfeld der Box wäre auch die Visualisierung der Energie, also dem phasenrichtigen Produkt aus Schnelle und Druck interessant.

Ein Chassis hat eine schwingende Fläche, deren Eigenschaften in den TSPs beschrieben sind. Dort findet sich die Membranegröße und das Gewicht.

Für die Federsteife der Aufhängung kannst Du das VAS- Volumen rannehmen, das gibt an wieviel Luft in einem Gehäuse sein müsste damit deren Federsteife der Federsteife der Aufhängung entspricht. In Dein Modell müsste sich das als Virtuelles Volumen dem realen überlagern lassen. Das meint Du hast eine reale Rückkammer am HD15 die Du wie den Hornverlauf auch mit Luft füllst und dazu addiert eine virtuelle Luftmenge, das VAS. die Auswirkungen addierst Du an der Membrane und fertig.

Die antreibende Kraft wird durch das BL- Produkt beschrieben. die gibt an bei wieviel Ampere welche Kraft vom Antrieb erzeugt wird: N/A.

Der Vereinfachung halber würde ich den Strom am Gleichstromwiderstand Re der Schwingspule fließen lassen, so kommst Du zur antreibenden Kraft. Spannung des Amp- Ausgangs, am Re gibt Strom und der die Kraft.

Später kann man dann aus der Phasenlage zwischen Membranebewegung und antreibender Kraft die Impedanz des Lautsprechers bei gegebener Frequenz errechnen. Diese Phasenlage dürfte die gleiche sein wie die Phasenlage zwischen Strom und Spannung aus der sich die Impedanz errechnet.

Zum einen erhoffe ich einen Kommentar der TSP- Fraktion, denn mein Latein ist schon bei den letzten beiden Absätzen knapp und sicher nicht ohne Fehler.

Zum anderen Dir viel Erfolg. Das wäre sehr geil eine Box im Vollraum und auf dem Boden im Freien simuliert zu bekommen. Damit käme man sehr weit.

Gruß

PS Ich schau mal ob ich in meinen Büchern Modelle finde.

... in den AES-Papers gibt doch viele schöne Modellierungen - fang mit einem einfachen Modell (CB) an und erweitere das dann schrittweise.

Schon bei einem "normalen" Horn wird die Sache recht umfangreich (lesenswert: das Modell von M. Leach) - und bei komplexeren Systemen gehts nur noch mit Näherungen ...

... und wenn ich mal nichts anderes zu tun habe und mir langweilig ist, dann mach ich sowas (... irgendeine verrückte partielle DGL. x-ter Ordnung ...) vielleicht mal für meinen Basshybrid.

Mal grundsätzlich:
Viele entwickeln LS-Systeme unter Verwendung vorhandener Berechnungsverfahren bzw. -programme, bei denen bestimmte Annahmen, Vereinfachungen und Näherungen gemacht wurden (die nicht immer dokumentiert sind).
Wenn ein zu entwerfendes LS-System dann mal ein wenig mehr davon abweicht (... womit eher immer zu rechnen ist, denn schon die wirkliche mechanische Stabilität der Lautsprechermembran führt zu unerwarteten "Fehlern"), bauen viele (auch Industrieentwickler ...) einen Boxenfriedhof.

Abhilfe: Am Anfang eines Projekts weniger mit "Altbewährtem" rechnen sondern mal mehr nachdenken, mit welchen Effekten/Phänomenen im praktischen Betrieb (aufgrund von Erfahrungen mit anderen Systemen ...) bei einer Konstruktion gerechnet werden muß.

Ein Beispiel ist mein "SK-Bastelhorn": Im Singlebetrieb dominiert das Hornverhalten noch nicht, sondern es treten andere Effekte (... und zwar in positiver Weise !) auf. Wer sowas lediglich mit einem fertigen Programm nur als Horn "simuliert", kommt auf solche konstruktive Ideen dann möglicherweise gar nicht erst.

Fertige Berechnungsprogramme sind m.E. nur eine komfortable Rechen-Hilfe ... mehr nicht. Die ersten Fragen sollten immer lauten: Was muß das Ding können und wie groß darf es sein ... dann: mit welchen konstruktiven Maßnahmen kann ich dieses Ziel erreichen ... und ERST DANN wird ggf. gerechnet ...

Vas = p [Umgebung] * c^2 * A^2 * Cms

Vielleicht hilft dir das weiter:http://www.fh-augsburg.de/~clemen/lehre/audio/LS_Modell.PDF

daraus hab ich die Gleichnung, ist von der FH Augsburg, die geniessen eine eigene Vorlesung über das Thema :shock:

Cms [nachgiebigkeit] ist gleich kehrwert der federsteifigkeit. weißt du bestimmt schon, wollte auch nicht klugscheißen, vollständigkeitshalber eben :wink:

Zitat von "Winterheart"

@ Soundklinik
Habe gehofft, daß du dich mit einschaltest. Aber mir geht es in erster linie nicht darum, ein konkretes Horn zu bauen, sondern nur darum, die FE-Methode als Simulationsmöglichkeit zu nutzen. Und deswegen will ich erstmal in einem Versuch herausfinden, was man alles beachten muß.

... interessant wäre sowas, wenn man auch Lautsprechereigenschaften, die sonst eher "unter den Tisch" fallen, einbeziehen könnte ... z.B. auch unter Grenzbedingungen.

Du scheinst Dich ja (gemäß Deinem Profil ...) u.a. auch mit Materialfestigkeiten, Biegemomenten etc. beschäftigen zu müssen - vielleicht wäre die Einbeziehung solcher "Materialparameter" (Membran, Nichtlinearitäten der Zentrierung etc.) mit dem von Dir angedachtem Verfahren - zunächst ausgehend von CB und BR - lohnenswert.
Erweitern kann man ein solches Modell dann, wenn es vernünftige Vorhersagen macht (... mit grottenschlechten Chassis kann man dabei bestimmt für die Modellierung mehr herausfinden ...), dann hinterher sowieso ...

wie ich schon gestern schrieb, die idee mit der gehäuseoptimierung per fem geht mir schon länger nicht aus dem kopf.
damit ließen sich leichtere, billigere und weniger aufwendige gehäuse konstruieren.

hab bereits versucht mein CATIA V5 gehäuse-model in ANSYS zu laden. das problem ist, daß ANSYS außer ein paar längen und breiten angaben deutlich mehr wissen möchte.

z.b. weiß ich nicht, wie ich die klebestellen einbringe [biegesteife ecke?!?]. oder die verschraubung des chassis mit dem gehäuse.

die meisten gedanken machen mir allerdings die BR-rohre. ein geschlossenes gehäuse macht einfachgesagt dicke backen wenn es unter druck gerät.
wie müsste man aber den wiederstand der BR-rohre einbringen?!? feder-masse-system oder wie oder was?

Moin,

Winterheart:

Zitat

Vas is ja soweit klar, aber es gibt doch mehr, wie die Sickeneinspannung etc. Is das alles in Vas enthalten? Und wie komme ich von Lieter zu N/mm ? Kann man sowas einfach statisch ausrechnen? Also einfach Vas in das ein Kolben mit Membranfläche reindrückt?

Ja, ich meine, wenn Du ohnehin schon Luft simulieren kannst ist das der einfachste Weg.

Die Antriebskraft ist vor allem bezüglich ihrer Phasenlage zur Membranebewegung wichtig. Dort die Gleichungen des Chassis anzusetzen dürfte kein Problem sein. Wenn Du also:

Membranemasse Mms
Fläche Sd
VAS mit Luft simuliert
Und die Antreibende Kraft nach Betrag und Phasenlage zur Membranebewegung in der Simu hast lässt sich der Rest leicht "ankoppeln".

Membranverformungen: langsam, langsam, Wenn erstmal der Luftdruck auf die Membrane, gegen den Antrieb bekannt ist, kann man reale Gehäuse rannehmen, die aus Erfahrung Pappmembranen überlasten und sich so empirisch dem realen Chassis nähern. Zum Beispiel das Martinbin mit dem EV15B ist als Pappenkiller bekannt.

Wenn es mittels Deiner Simu gelingt Hörner auf eine flache Membranlast/Frequenzkurve zu trimmen, ohne Lastmaxima, ist viel gewonnen.

Sound-Kliniks Vorschlag mit einer CB zu beginnen ist plausibel. Aber eine Bassreflexbox, die vollständig erforscht ist, jedenfalls in allen praxisrelevanten Kriterien... Musikwidergabe mit Bassreflexboxen ist unmöglich, die weitere Erforschung sinnlos und überflüssig. Ich würde mich sehr langweilen wenn Du die Luftwirbel der Ports untersuchst und simulierst. Bitte nicht damit aufhalten.

Jetzt mal Überlegungen zu Zielsetzungen:

Die größte Macht der Finiten Elemente beim Entwurf von BeschallungsLautsprechern sehe ich in der Simulation von Luftschnelle und Druck bei der Schallausbreitung innerhalb und außerhalb von Lautsprechern. Innerhalb gerade bei Hörnern.

Darum spare nicht mit dem (Luft- ) Raum um die Box. In der PA- Technik sind Entfernungen von 0- 100 Meter relevant.

Berücksichtigt der Datensatz Luft alle Kriterien des Gasgemisches Luft (Dämpfung, Vakuum, Stoßwellen/Aufsteilung) ?

Wenn Du Basshörner, auch im Stack, mit einer 100 Meterkugel Luft drumrum visualisiert bekommst. Und die mit Mikrofon meßbaren Druckwerte übereinstimmen bist Du weit. Wenn unmessbare Effekte wie das Kribbeln der Körperbehaarung durch Luftbewegung darstellbar werden bist Du weiter.

Die Darstellung logarithmisch auszulegen finde ich sehr plausibel. Die TeilchenAmplitude bezüglich der Körperbehaarung finde ich auch spannend.

Gruß

PS: An Lautsprecherchassis wird schon lange geforscht, da ist man allein durch Versuch und Irrtum schon recht weit. Die 100 Meter Halbkugel Luft ist eine vergleichsweise junge Entdeckung und in der Praxis kaum jemals vollständig vermessen.

Winterheart:

das modellieren mit Ansys its ne ziemlich umständliche angelegenheit, mit Catia geht das viel schneller, aber wie du schon sagtest: die schnittstelle ist das problem, sprich das einlesen

was ich mit gehäuseoptimierung meinte war, anstatt 30mm mdf wände zu verwenden lieber eine 19mm wand benutzten und dann via FEM eine optimale versteifungsmatrix zu berechnen. ziel: optimales masse/steifigkeits verhältnis

das mit den hörnern klingt natürlich um einiges spannender als so ne kiste zu simulieren, bleib da auf jeden fall dran...

Moin,

Emigament:

Zitat

das mit den hörnern klingt natürlich um einiges spannender als so ne kiste zu simulieren

:oops: Ja, Bei Basslautsprechern jedenfalls, da kann man Gehäuseschwingungen gut "ertasten", manchmal sogar sehen. Bei Mitteltongehäusen sieht die Welt anders aus. Kleine Amplituden, große Wirkung... zudem ist dort die Gewichtseinsparung (Bässe hängt man selten auf, Tops besser schon) weit interessanter. Es gibt viel zu tun....

Dringenden Optimierungsbedarf sehe ich im PA- Bereich bei Bässen in der Musikalität (Einschwingvorgang) und bei Tops im Gewicht. Wenn als Nebeneffekt leichte Bassgehäuse entstehen und besser klingende Tops (stehende Wellen im Gehäuse) ist das schön.

@ Winterheart : Ich habe jetzt endlich die Gifs runtergeladen um sie offline in besserer Geschwindigkeit anzuschauen. Jedes Bit war die Modemlaufzeit wert Ich bin völlig fasziniert, vor allem, daß Du den wichtigen Einschwingvorgang dargestellt hast.

Man sieht deutlich, daß das HD15 ein Bandpass mit Hornstummel ist, Ich bin völlig platt.

Ich habe meine Bücher durchgeschaut, finde aber auch nur elektrische Ersatzschaltbilder. :cry:
Beim Anschauen eines elektrischen Ersatzschaltbildes einer BR-Box habe ich die Luftreibung/Wirbelverluste im Port vermisst :lol:

Gruß