NVH模擬教程-車身原點動剛度分析與後處理

05-12

公眾號：汽車NVH模擬

使用軟體：

前處理：Hypermesh 14.0

求解器：Nastran 2017

後處理：Hypergraph 14.0

摘要
加速度導納IPI求解過程
IPI加速度導納結果後處理
原點動剛度後處理

摘要

上一次給大家分享了"NVH理論-原點動剛度與加速度導納 IPI"的計算原理，忘記了的讀者可以點擊超鏈接簡單回顧一下。今天要給大家分享的是如何對內飾車身關鍵點進行原點動剛度模擬分析以及後處理的方法。

加速度導納IPI求解過程在使用Nastran作為求解器時，我們並不能直接求解出激勵點處的原點動剛度。從上一次分享中，我們知道了激勵點處的加速度導納IPI與動剛度kd 有以下關係：

1）

所以，在分析過程中，我們會先通過Nastran計算出激勵點處的原點加速度導納，然後通過加速度數據後處理反推出原點動剛度。

加速度導納IPI分析設置

所以，第一步我們先來求解出原點處的加速度導納IPI，由公式 1）可知，原點加速度導納IPI為激勵力與激勵點處加速度響應在頻域上的比值，本質上是一種傳遞函數，只是IPI求解的傳遞函數中激勵點與響應點為同一個位置，所以詳細的設置過程與前幾次分享的「內飾車身(TB)聲振靈敏度分析」，幾乎一模一樣，在這裡就不再重複給出分析設置過程了。主要講講一些特別需要注意的問題。

由於計算IPI加速度導納的激勵點與響應點為同一點，所以需要分別給所有的激勵點設置一個單獨set（即set 1 = nodexxx, set 2 = nodexxx.....set n = nodexxx，其中nodexxx 分別為對應的激勵點節點號)，然後再創建一個新的 "load step"，命名為case1，分析類型選擇模態頻率響應 Freq. resp(modal)，載入激勵力DLOAD，在METHOD(STRUCT)里附上模態提取方法eigrl，添加頻率求解範圍 FREQ ，加上結構阻尼 SDAMPING(STRUCT)，添加結果輸出加速度 "acceleration"，勾選sort2, punch, phase，輸出加速度響應的節點為對應的激勵點1，選擇對應的set，詳細設置如下。按照下面設置好其中一個工況，然後同理把其餘所有工況設置完即完成了IPI工況的設置過程。（前幾次分享的NTF分析中，每一個分析工況響應點都是固定的位置，所以可以通過"case ontrol card > global output request" 進行響應結果的統一輸出。然而本次IPI分析中，每一個工況輸出的響應節點為對應的激勵點，所以只能通過以上方式分別對激勵節點建set，設置響應輸出。）

不同於NTF分析，IPI為結構原點加速度導納，不涉及到聲腔，所以在NTF分析文章中提到的有關聲腔的設置（SDAMPING(FLUID), METHOD(FLUID))在這裡都不需要進行設置；
需要計算IPI與原點動剛度的位置主要包括以下幾點：

動力總成（懸置）連接點(x, y, z三個方向)；
排氣系統掛鉤連接點(x, y, z三個方向)；
傳動軸系支撐點(x, y, z三個方向)；
底盤阻尼器連接點(x, y, z三個方向)；
底盤彈簧連接點(x, y, z三個方向)；
底盤搖臂連接點(x, y, z三個方向)；
冷卻模塊與車身連接點(x, y, z三個方向)；
等等。

IPI加速度導納結果後處理

把設置好的計算模型導出提交Nastran計算，得到一個後綴.pch的punch計算結果文件，用Hypergraph打開，按照下圖所示選擇其中一個工況，勾選輸出x, y, z三個方向的響應結果，點擊"apply".

為了更好的顯示，點擊圖中的y坐標軸，在下面窗口點選 "Logarithmic" 對數形式，點擊 "apply".

得到加速度響應曲線如下圖所示，由於載入到結構的激勵為單位力，所以該加速度曲線也可以用以表示IPI加速度導納曲線（單位：mm/s^2/N）。三條實曲線分別為同一個響應點 x, y, z 三個不同方向的響應情況，三條虛曲線從上到下分別為動剛度恆為1KN, 10KN, 100KN的加速度曲線（該三條曲線為參考曲線，當實曲線在某一頻率下出現高於1KN的曲線時表明在該頻率下連接點剛度太弱，相反，當實曲線在某一頻率下出現低於100KN的曲線時表明在該頻率外界振動對車身的輸出沒有任何影響，通常來講，當加速度響應曲線在10KN與100KN曲線之間即表明該連接點有足夠的剛度抵禦外界激勵）。橫坐標為頻率Hz，縱坐標為加速度mm/s^2.

IPI加速度導納曲線

原點動剛度後處理

接下來我們需要新建一個窗口，用來繪製動剛度曲線。創建方式如下，點擊紅線處圖標：

完成這一步後，界面中將出現兩個窗口，模型樹也對應出現一個新分支 "p1-w2:XY Plot"，如下圖所示。（其中模型樹上 p1-w1-c1, p1-w1-c2, p1-w1-c3 三條曲線為窗口一中x, y, z 三個方向的IPI加速度導納曲線；p表示picture，w表示window，c表示curve.）

雙擊上圖的 "w2:XYPlot" ，就可以在新窗口內繪製動剛度曲線。由公式 1）可知，由於是單位力激勵，所以激勵頻率的平方與加速度響應的比值就是所求的動剛度值。在選中新窗口情況下，點擊以下 + 圖標創建新曲線，點擊 "add" 添加曲線，點擊 "math" 選擇通過定義函數 x, y 的關係來繪製曲線，在 "x= " 中輸入 "p1w1c1.x" 表示新建立曲線 x 的值等於窗口1(w1)，曲線1(c1) - MAG X-Trans曲線的橫坐標值 x. 同樣在 "y= " 中輸入 "(p1w1c1.x)^2/p1w1c1.y"，表示MAG X-Trans曲線的 x 平方除以MAG X-Trans曲線的 y（頻率的平方與加速度的比值），完成後點擊 "apply" 即完成 X 方向的動剛度曲線繪製。

以同樣的方式繪製 Y 與 Z 方向的動剛度曲線，最後三條動剛度曲線便可以繪製出來，如下圖所示。左邊是窗口1(p1-w1)中三個方向的IPI加速度導納曲線，右邊是窗口2(p1-w2)中三個方向的動剛度曲線。對於右邊的動剛度曲線圖，當其低於1KN/mm水平線表示動剛度不滿足工程要求，需要優化，當其高於10KN/mm低於100KN/mm水平線時，可以認為動剛度值足夠抵禦外界的振動激勵，當其高於100KN/mm時可認為外界的激勵對車身的輸入無影響。

IPI曲線與動剛度曲線

關注公眾號獲取拓展閱讀：

1. NVH理論基礎 - 原點動剛度與加速度導納 IPI

2. NVH分析教程 - Nastran聲振靈敏度NTF分析程序編寫

3. NVH分析教程 - 內飾車身(TB)聲振靈敏度分析

你的轉發是對作者最大的支持，如果本次分享對你有幫助，不要忘記分享給身邊的朋友哦；
如果讀者們對本次分享有疑問或者建議，可以在評論區或者公眾號留言。

關注微信公眾號

汽車NVH模擬

auto_nvh_simulation