Noise & Vibration

Improve the acoustic performance of your products with the multidisciplinary approach of N&V studies

噪声与振动

采用 N & V(噪声和振动)研究的多学科方式改进产品的声学性能

Horizontal spacer

结构振动可能是许多产品出现相关问题的根源,可能还会导致疲劳与耐久性问题,而且感觉到或听到的振动会给用户或者在场人员带来不适。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 N&V(噪声和振动)既是通常最能直接感受产品品质的问题之一,也是产品开发团队极力追求的性能目标之一,优良的性能有助于他们在竞争中脱颖而出。
借助 MSC领先的有限元分析(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 N & V 仿真:
  • •隔音板模态参与因子
    •完全整饰模型分析
    •自动化部件模态综合(ACMS)
    •复杂特征值
    •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 的组合体(FBA)
    •传输路径分析
 
  • •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
    •多模态与多学科优化
    •简正模分析法
    •随机响应分析
    •超级元
    •瞬态响应分析
行业应用:
  • •航空航天与国防:航空声学/风机噪音、内隔舱、发动机隔热材料、结构减振系统。
    •汽车:变速箱、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、发动机安装架、变速箱安装架、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。
Applied impulse loading for a time NVH analysis

ATV vibration analysis
 

对于部件或系统结构振动特点的了解,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,而且工程师还要搞清结构对外部载荷因素(一般指的是频率响应和瞬态载荷)是如何反应的。

 

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。

Acoustic analysis of a muffler

Acoustic radiation analysis of an engine

Interior acoustics example
 

 MSC 提供了成熟的解决方案和技术,用以实现对通常称为内外声学的领域进行仿真和预测

对于内部声学,MSC 可提供耦合式流体—结构相互作用仿真系统,用来计算界域内部的压力。这能解决房屋居住者遇到的声压级问题。而对于外部声学,该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,这也被称为壁板贡献度。




FRF based approach used to analyze engine and tire loads
 

识别能流从源头到某个兴趣点的路径是 NVH 分析面临的典型挑战。

在汽车装配前,识别能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)系统可帮助满足这种需求。
FRF 可以反映出在给定频率所致单位载荷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,用户可对能流从源头到接收机进行跟踪。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、可伸缩的解算器来帮助用户实现这一目的。
 

Connectors are specified between the trim body and the suspension at four locations
 

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计算机模型。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:
•正确的模型焊接、粘合、组件固定以及节点连接技术。
•ACMS——即自动部件模态综合法,用于对大型模型进行快速、并行模态分析。
•外部超元法,用于装配过程中,以实现整车的逻辑划分并重复使用部件信息。

 

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