1.分析目的

根据客户需求，对耳机的动力学特性进行分析，获得耳机振膜和音圈的共振频率后，再根据客户提供的相关材料参数进行优化，获得最佳的动力学性能。

2.几何模型处理

根据几何模型特点和分析目的，在ANSYS中可以非常方便的对模型进行简化处理。

图1 几何模型

3. 材料参数

据客户提供的数据，如下表所示：

表1  材料数据

4.有限元模型的建立

采用壳单元（SHELL181）对模型进行自动网格划分，单元数目为21494个，节点数目为21536个。利用ANSYS的自动接触装配功能，在振膜和音圈之间建立接触对，并对振膜外圈进行约束。有限元模型如下图所示：

图2  有限元模型

图3  有限元模型

5.分析结果

根据上述边界条件进行求解，得到分析结果如下图所示：

图4  第一阶固有频率振动情况

图5  前六阶固有频率

6.振膜动力学特性优化

根据客户要求，对耳机振膜动力学性能进行优化，在保证PU材料厚度不变的情况下，找到最合适的PEEK厚度。

采用ANSYS DX模块进行优化计算。计算流程如下：

图6  优化流程图

 模态结果与Cms的换算公式如下：

其中：f0是振动频率；Cms为1/弹性模量；Mms为振动参与质量

最终的优化结果如下：

表3  最优化结果

用户可以根据上述优化结果，进行选择。