振动噪声CAE分析的训练教程.pdf

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1、振动噪声CAE分析训练教程汽车NVH是指Noise（噪声）、Vibration（振动）和Harshness(声振粗糙度)，是汽车舒适性的一个指标，反映了汽车的动态特性。大多数汽车的NVH问题主要处理以下四个方面问题，即系统固有特性、外载荷、动力响应和评价标准，它们都需要通过CAE技术进行相应处理和计算。(1)系统固有特性研究。在分析汽车的动态特性时，需要利用CAE建立汽车的整车或零部件的结构或声学模型，计算其固有的结构、声学模态特性或传递特性。当样车制造完毕后，可利用试验获得系统的结构、声学模态特性或传递特性，测试获得的结果可与CAE分析结果进行相关分析、或与

2、CAE分析结合建立系统混合动力学模型。(2)汽车外载荷研究。汽车外载荷即是汽车的激励源。由于汽车的使用条件极其复杂多变，其外载荷相当复杂和多样化，从发动机旋转体的不平衡，到路面的不平乃至风噪声等等，都可以成为车内振动和噪声的激励源。而外载荷的时间历程大都带有随机的性质。通常利用试验手段测定汽车的外载荷，对测定的试验数据进行统计和分析处理，确定典型载荷和极限载荷，用于实验室台架试验和CAE计算。(3)汽车动力响应研究。汽车动力响应研究是研究汽车NVH系统在外载荷激励下的响应。在CAE领域，利用系统的力学模型和测量得到的外载荷，可预测计算汽车振动或噪声响应。(4)

3、汽车NVH评价标准研究。由于汽车NVH的最终受体是人，所以必须对汽车NVH的评价标准进行研究。主观评价与客观评价间的关系一直是一个难题。需要进行大量的试验分析和理论研究。用有限元方法对汽车0~300Hz中低频的振动和封闭场噪声的预测是非常成功的。由美国航空航天部门开发的大型有限元商用软件Nastran，具有很强的前后处理功能和有限元计算能力。由于该软件在车内噪声预测上的成功应用，世界各国在进行车内噪声的预测和分析时，大多采用该软件。边界元在处理中频问题和无限场噪声问题上则显示了它的优势，比利时的LMS公司开发的Sysnoise软件是目前市场上广泛使用的噪声分析

4、软件之一，该软件结合有限元与边界元，不仅能分析封闭场，也能分析无限场。在NVH分析中，CAE技术应用非常广泛，因此CAE建模显得格外重要。CAE建模是一切CAE工程分析的基础。本文件NVH分析CAE建模采用Hypermesh软件，对建模过程进行标准化、规范化处理。1CAE模型的建立CAE网格划分是将CAD数模转化为CAE网格模型，CAE网格模型是进行模态分析、振动响应和噪声等分析的基础，CAE网格模型的质量对CAE计算结果有直接影响。1）网格划分在导入CAD模型进行有限元分析（FEA）时，要考虑有限元分析对几何模型的要求与CAD不同。因此，导入CAD模型后，在

5、进行网格划分之前需先进行必要的几何清理工作。通过消除错位和小孔，压缩相邻曲面之间的边界，改正模型在导入时出现的错误，消除不必要的细节等，产生一个简化的模型，以便于网格划分和分析。对于一些厚度较小的薄板零件，选用壳单元来进行有限元分析比较合适。即零件的厚度用数值表示，而不用几何表示，对零件的中面进行网格单元划分。抽取中面可以在三维建模软件中进行(如UG)，也可以在Altair.Hypermesh8.0中进行。但一般采用在三维建模软件中抽取中面的方法。车身主要由钣金件组成，一般采用四节点和三节点的壳单元，由于三节点壳单元为常应变单元，大量使用会导致模型过硬，影响精

6、度，所以应尽量避免使用。网格划分采用软件为Altair.Hypermesh8.0，具体步骤如下：（1）打开CAD模型。点击file，在openfile⋯找到..*.igs文件，CAD模型一般为UG的igs文件格式。（2）在2D页面上点击Automesh，进入Automesh面板。单元尺寸一般取10mm，根据模型大小可适当调整。（3）点击Mesh进入网格划分模块。此时处于网格划分模块的Density子面板中，界面中elemsize表示单元划分尺寸，elemdensity表示边界上节点的数量，改变这两个参数后点击recalcall可改变网格。（4）点击return

7、，得到所划分的网格。以某车门外板为例，其网格最终结果如下图所示：说明：自动或半自动划分的网格模型或多或少存在一些质量问题，这将关系到有限元模型分析计算的结果精度和收敛性，因此，需要进行质量检查。例1采用Hypermesh中的自动划分网格功能，划分如下部件的网格。该部件的原始数据文件为example1.iges。在网格划分完成后采用Hypermesh中的QualityIndex检测网格质量。采用Hypermesh8.0划分网格结果如下，网格结果文件为exaple1.hm。2）定义网格属性划好各个部件的有限元网格之后，需要对它们的属性分别进行定义。网格属性一般包括

8、厚度、弹性模量、泊松比和材料密度。3如