3.3.1.1 单元的选择
在金属膜盒的动力学特性计算中分别采用45号单元与30号声流-结构耦合单元进行结构和流体单元的离散；膜盒内部气体采用14号弹簧单元模拟其等效刚度；试验管路内的液体惯性采用液体附加质量法进行模拟，用21号质量单元离散。
30号三维声学流体单元用于模拟流体介质和流体/结构相互作用的界面。该单元有八个节点，每个节点有4个自由度：x、y、z方向的平动和压力。但只有在界面上的平动自由度（通过控制该单元的开关）才有效。下面是其单元的示意图：
3.3.1.2 材料属性：
膜盒有限元离散的单元物理属性见下表1，膜盒内气体的等效刚度见表2。
表1 充压膜盒有限元单元物理属性
| 结构 | 离散单元 | 弹性模量（pa） | 密度（㎏/m3） | 声速（m/s） |
| 膜片 | 45号实体单元（共17344个） | 2e11 | 7800 | |
| 上盖 | 7500 |
| 与固体接触的流体 | 30号流固耦合单元（6816个） | 2e9 | 1000 | 1414 |
| 不与固体接触的流体 | 30号流固耦合单元（4048个） |
| 气体 | 14号弹簧单元（7个） | K＝见表2 |
| 液体等效质量 | 21号质量单元（1个） | m＝100Kg |
表2不同内压和外压下膜盒的等效气体刚度
| 膜盒内气压（MPa） | 低压 |
| 膜盒外液压（MPa） | 低压 | 中压 | 高压 |
| 膜盒高度（mm） | 28.36 | 25.4 | 0.0232 |
| 膜片高度（mm） | 0.709 | 0.63447 | 0.58054 |
| 膜盒等效刚度（N/m） | 6.3886e+004 | 5.8384e+004 | 5.4959e+004 |
| 膜盒内气压（MPa） | 高压 |
| 膜盒外液压（MPa | 低压 | 中压 | 高压 |
| 膜盒高度（mm） | 52.5 | 46.9 | 40.3 |
| 膜片高度（mm） | 1.3 | 1.2 | 1.0 |
| 膜盒等效刚度（N/m） | 4.9581e+005 | 2.8637e+005 | 1.8932e+005 |
3.3.1.3 边界条件
在模型中，采用膜盒底部固支，上部自由的边界处理。在流固耦合界面（即膜片和液体接触处以及外筒和液体接触处）加标记子FSI，从而使固体的位移和流体的压力在此耦合。
3.3.1.4 求解器
采用ANSYS的非对称（Unsymmetric）模态提取方法，在内存512MB，硬盘容量为20GB的计算机上用了三小时15分钟得到最后的结果，由于一阶频率比较低，而试验中得到的频率大多在20Hz左右，所以特计算了2阶频率以做参考。有限元模型见图4，结果见表3。
表3 采用三维有限元求解的膜盒固有频率
| 气压（MPa） | 液压（MPa） | 膜盒固有频率（Hz） | 振型描述 |
| P0=低压 | P=低压 | 1 | 8.548 | 膜盒上下均匀振动周向波为零 |
| 2 | 17.628 | 轴向有一个疏密波周向波为零 |
| P=中压 | 1 | 9.046 | 膜盒上下均匀振动周向波为零 |
| 2 | 53.48 | 轴向有一个疏密波周向波为零 |
| P=高压 | 1 | 8.408 | 膜盒上下均匀振动周向波为零 |
| 2 | 52.153 | 轴向有一个疏密波周向波为零 |
| P0=高压 | P=低压 | 1 | 10.681 | 膜盒上下均匀振动周向波为零 |
| 2 | 45.131 | 轴向有一个疏密波周向波为零 |
| P=中压 | 1 | 6.767 | 膜盒上下均匀振动周向波为零 |
| 2 | 48.98 | 轴向有一个疏密波周向波为零 |
| P=高压 | 1 | 7.3034 | 膜盒上下均匀振动周向波为零 |
| 2 | 51.695 | 轴向有一个疏密波周向波为零 |
