汽车NVH分析一讲解

NVH分析培训一
动力学培训内容介绍
1.模态分析 2.频率响应分析 3.瞬态响应分析 4.强迫运动 5.随机响应分析
一、模态分析 • 求解器：103 • 质量矩阵形式：MSC认为耦合质量比集中质量更精确，在 动力分析里出于对计算速度的考虑，更倾向于使用集中质 量。 • 使用方法：用PARAM，COUPMASS，1选择耦合质量； 缺省为集中质量。 • 求解方法：推荐的Lanczos方法。 • EIGRL卡片
• 频率响应分析中的定义卡 FREQ卡定义的是离散的激励频率。 FREQ1定义的是起始频率fstart，频率增量与增量的数量。 FREQ2定义的是起始频率fstart，终了频率和对数间隔的数 量。 FREQ3定义的是频率范围F1、F2和在两者之间使用线性 或对数插值的频率个数。 FREQ4在每个谐振频率处指定一个频率值，并在该值附近 指定等间距分布的激励频率的数量。 FREQ5指定的是一个频率范围以及此范围内自然频率的比 值。
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PARAM，LFREQ 给出保留模态频率的下限 PARAM，HFREQ 给出保留模态频率的上限 PARAM，LMODES 给出被保留的最低频率模态的数量。 载荷卡片：
时变载荷 TLOAD1（与表联用）
载荷类型（力、力矩或者强迫位 移、速度、加速度）
DAREA或SPCD入口
指定表的号
• TLOAD2
G 1 1 B B1 B 2 K GEKE W3 W4
• G＝整体结构的阻尼系数（PARAM，G） W3＝感兴趣的整体结构阻尼转化频率－弧度/秒（PARAM， W3） W4感兴趣的单元结构阻尼转化频率－弧度/秒（PARAM， W4） KE＝单元刚度矩阵 由于瞬态分析不允许出现复系数。所以，结构阻尼通过等 效的粘性阻尼来施加。即PARAM，G和PARAM，W3同 时定义。 模态法的特点：模态截断。一般模态法并不需要计算所有的 模态，对于动力响应计算，经常仅需要最低的几阶模态就 足够了。
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SOL 109 TIME 30 CEND TITLE = TRANSIENT RESPONSE WITH BASE EXCITATION SUBTITLE = USING DIRECT TRANSIENT METHOD, NO REDUCTION ECHO = UNSORTED SPC = 200 SET 111 = 23, 33 DISPLACEMENT (SORT2) = 111 VELOCITY (SORT2) = 111 ACCELERATION (SORT2) = 111 SUBCASE 1 DLOAD = 500 TSTEP = 100 $
• 例：在前一例子中的平板受不同频率激励载荷作用下的频 率响应。在20到1000HZ范围内使用20HZ的频率步长，并 取结构阻尼为g=0.06。
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SOL 108 TIME 30 CEND TITLE = FREQUENCY RESPONSE DUE TO UNIT FORCE AT TIP ECHO = UNSORTED SPC = 1 SET 111 = 11, 33, 55 DISPLACEMENT(SORT2, PHASE) = 111 SUBCASE 1 DLOAD = 500 FREQUENCY = 100 $
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BEGIN BULK PARAM, COUPMASS, 1 PARAM, WTMASS, 0.00259 $（使用重量单位） $ $ SPECIFY STRUCTURAL DAMPING $ PARAM, G, 0.06 $ $ APPLY UNIT FORCE AT TIP POINT $ RLOAD2, 500, 600, , ,310 $ DAREA, 600, 11, 3, 1.0 $ TABLED1, 310, , 0., 1., 1000., 1., ENDT $ $ SPECIFY FREQUENCY STEPS $ FREQ1, 100, 20., 20., 49 $ ENDDATA
静态载荷标识
与TLOADi中对应
温度载荷标识
• 例：
• 该结构受到随时间变化的激励作用：1磅/平方英寸的压力 载荷作用在整个板的表面，以250HZ的频率变化；一个50 磅的力加在顶端的角上，其变化频率也是250HZ，但与压 力载荷有180度的相位差。两个时间的动力载荷都只持续 作用0.008秒。作用g=0.06的结构阻尼，并把它转化为频 率为250HZ的等效粘性阻尼。对该结构进行0.04秒的瞬态 分析。
时间步数 作用时间
四、强迫运动
• 用于分析带有地基加速度、位移和速度的输入的受约束结 构。 • 直接指定法 • 例：一端固支的矩形结构，在地基上受到沿Z方向频率为 250HZ的单位正弦脉冲加速度作用，使用直接方法，确定 该结构的瞬态响应。在地基上施加1000lb的大质量，使用 的结构阻尼系数：g=0.06，并将此阻尼转化为在250HZ下 的等效粘性阻尼。
文件输出类型控制 param ,post ,-1 结果类型输出控制
ECHO=NONE
DISPLACEMENT=ALL ESE=ALL
其他控制命令
AUTOSPC=YES scr=yes init dball logi=(1（20GB),2(20GB),3（30GB)) DOMAINSOLVER=(PARTOPT=DOF)
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SOL 109 TIME 30 CEND TITLE= TRANSIENT RESPONSE WITH TIME DEPENDENT PRESSURE AND POINT LOADS SUBTITLE= USE THE DIRECT METHOD ECHO= PUNCH SPC= 1 SET 1= 11, 33, 55 DISPLACEMENT= 1 SUBCASE 1 DLOAD= 700 $ SELECT TEMPORAL COMPONENT OF TRANSIENT LOADING （必须） LOADSET= 100 $ SELECT SPACIAL DISTRIBUTION OF TRANSIENT LOADING（可选） TSTEP= 100 $ SELECT INTEGRATION TIME STEPS （必须） $
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BEGIN BULK PARAM, COUPMASS, 1 PARAM, WTMASS, 0.00259 $ SPECIFY STRUCTURAL DAMPING PARAM, G, 0.06 PARAM, W3, 1571. $ APPLY EDGE CONSTRAINTS $ SPC1, 200, 12456, 1, 12, 23, 34, 45 $ $ PLACE BIG FOUNDATION MASS (BFM) AT BASE $ CMASS2, 100, 1000., 23, 3 $ $ RBE MASS TO REMAINING BASE POINTS $ RBE2, 101, 23, 3, 1, 12, 34, 45 $ $ APPLY LOADING TO FOUNDATION MASS $ TLOAD2, 500, 600, , 0, 0.0, 0.004, 250., -90. $ DAREA, 600, 23, 3, 2.588 $ $ SPECIFY INTEGRATION TIME STEPS $ TSTEP, 100, 200, 2.0E-4, 1 ENDDATA
五、随机响应分析
• 随机振动是只能在统计意义下描述的振动。在任 何给定的时刻，其振动的幅值都不是确切可知的； 而相反，其振动幅值的统计特性（平均值、标准 偏差）是给定的。 • 随机响应分析需要的输入 执行控制段 求解器：直接法（108）、模态法（111） 工况控制段 RANDOM（选择模型数据集中的RANDPS、 RANDT输入卡以及有关频率响应的输入卡，该段 必须在子工况的上面出现） 模型数据集段 RANDPS（功率谱密度的详细说明）
• 激励的定义：与瞬态响应中TLOAD对应，在频率响应中 为RLOAD。其中RLOAD1是按照实部与虚部的形式来定 义频变载荷；RLOAD2按幅值和相位的形式来定义频变载 荷。 • 几点考虑：如果激励的最高频率比系统的最低谐振频率小 得多，那么使用静态分析就足够了；阻尼很小的结构在激 励频率接近于谐振频率的时候，会表现出很大的动力响应。 在这样的问题中，模型上一个小的改动（或仅换一台电脑 来计算）都可能产生响应的明显变化；如果希望对峰值响 应进行充分的预测，必须使用足够好的频率步长（Δ f）。 对每个半能带宽至少使用5个点。
三、瞬态响应分析
• 分析目的：计算时变激励载荷作用下结构的动力行为。 载荷的形式可以是外力或强迫运动。 • 两种数值方法：直接法和模态法。直接法对全部耦合的 运动方程进行直接数值积分来求解；而模态法则是利用 结构的振型来对耦合的运动方程进行缩减和解耦，然后 再由单个模态响应的叠加得到问题的最终解答。 • 求解器：直接法 SOL 109；模态法 SOL 112 • 直接瞬态响应中的阻尼
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RANDT1（频率响应的自相关时间滞后卡）
• 例：对于板模型，在Z方向强加一个基础运动，该运动由 表中的功率谱密度来描述。使用在边界上附加大质量的模 态方法（通过RBE2卡） • 需要确定下列计算内容： • 在激励位置（大质量）处的响应位移及加速度的功率谱密 度。 • 在自由边的中心及拐角处的位移功率谱密度。（节点33和 35） • 假设在整个频率范围内的临界阻尼比率为固定值3%。
二、频率响应分析
• 频率响应分析是计算在稳态振动激励作用下结构动力响应 的一种方法（比如偏心旋转部件在一组转动频率下的旋转 分析）。 • 在频率响应分析中，激励载荷是在频域中明确定义的，所 有外力在每一个指定的频率上都是已知的。而力的形式可 以是外力、也可以是强迫运动。 • 与瞬态分析一样，也有两种方法供选用：直接法和模态法。 对应的求解器为SOL108、SOL111。