结构振动可能是许多产品出现相关问题的根源,它可能导致疲劳与耐久性问题,也可能会给用户或者在场人员带来不适感。同时,不希望出现的结构振动还会妨碍产品按要求正常工作,并成为潜在的安全隐患。
NVH(噪声、振动及声振粗糙度)或 NV(噪声和振动)问题,既是能使用户感受的产品的品质特性,也是产品开发团队极力追求的性能目标之一,优良的产品性能有助于他们在竞争中脱颖而出。
借助 MSC 的有限元分析(FEA)和多体动力学(MBD)功能,用户能够对部件或系统在各种工作环境下的振动情况进行仿真和预测。例如,汽车在道路上正常行驶或加速时,司机或乘客是如何察觉到发动机的声音的,而当汽车碾过路面上的坑洼时,车上的人又是如何察觉到所产生的噪声的。
MSC 软件可用于众多类型的 NV 仿真:
隔音板模态参与因子
全部装饰的模型分析
自动化部件模态综合(ACMS)
复特征值分析
动态设计优化
面向多体动力学的柔性体
频率响应分析
频率响应函数(FRF)
基于 FRF 的装配(FBA)
传递路径分析
载荷识别
载荷:与频率或时间有关的作用力、位移、速度及加速度
模态参与因子
多模型与多学科优化
正则模态分析
随机响应分析
超单元方法
瞬态响应分析
行业应用:
航空航天国防:气动声学/风扇噪音、内隔舱、发动机隔音板、结构减振系统。
汽车:传递系统、排气装置、制动器、行星齿轮组、链式驱动、顶盖通风孔盖板、动力系统、发动机悬置支架、变速箱安装支架、后桥弹性部件、前桥弹性部件。
重型装备:滑移装载机、粘弹性底座、管道悬挂系统、车辆动力装置与底盘、驾驶室悬架。
| 掌握部件或系统结构振动特点,通常不仅要求工程师对结构的自然振动特性和振动模式了若指掌,而且工程师还要了解结构对外部载荷因素是如何反应的,一般指的是频率响应和瞬态载荷。 MSC 的 NVH 解决方案提供了多种功能,可针对结构部件、系统及机械装配进行线性与非线性模态、瞬态及频率响应进行分析。如果关心噪声或耐久性,可将这些振动信息用于内外部噪声的耦合声学预测,或者利用振动仿真获得的振动和瞬时加载详细历史记录对产品的疲劳程度进行预测。 |
| 对于仿真和预测典型的内部声学和外部声学问题,MSC提供了完整的解决方案和技术。 对于内部声学,MSC提供了流体—结构相互耦合式的仿真系统,用来计算边界域内部的压力。这可以解决乘客遇到的内部声学问题。而对于外部声学,MSC的解决方案提供了一种将结构振动与外部声学相结合的仿真技术。该功能可在独立的声振耦合分析中,对振动结构引起的声场进行分析。 随着无限元的应用,已不再需要在声源周围生成大型声场网格。此外,针对声压级的计算问题,MSC 提供的分析技术使工程师能够在整套设备中识别出哪一个部件才是特定噪声的主导者,这也被称为面板贡献量。 |
| NVH分析领域所面临的典型挑战是如何识别从源到某个感兴趣点的能量流路径。 在汽车装配前,识别能量流路径有助于深入地了解振动或噪声的来源。MSC 提供的频率响应函数(FRF)方法可帮助满足这种需求。 FRF 可以反映出在给定频率的单位载荷作用下,部件的频率响应情况。然后可将这些部件的 FRF 进行组合以生成这些部件组装后的FRF。这种方法的优点是有助于传递路径分析(TPA)。通过传递路径分析,用户可对能量流从源头到接收进行跟踪。这样就可以识别出关键路径和噪声源。例如左上角的图片所示,噪声源为发动机;而在下图中,噪声源是由轮胎载荷引起的。因此,为了解和改进汽车的噪声、振动及声振粗糙度,工程师需要进行一次全系统分析,而 MSC Nastran 软件可通过其针对特定应用、高效的求解器来帮助用户实现这一目的。 |
| 用户和现场人员所观察和感受到的 NVH 重要特性,通常是与整车设计有关的问题。 为了仿真这些行为,仿真模型必须能够表征几乎完整的汽车系统,这将导致需要大量的结构和机械系统装配模型。MSC可提供经过行业验证的高性能方法,对上述类型的模型进行准确而高效的建模和仿真。其中包括:
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