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噪声分析

噪声分析   一、经≠典方法  四分之一汽车模型和二分之一汽车模型。在设计初期或≮∟者在做模型研究的时候,往往…

噪声分析

  一、经≠典方法

  四分之一汽车模型和二分之一汽车模型。在设计初期或≮∟者在做模型研究的时候,往往采取这种形式。这种模型一¥般用来分析汽车最m基本的频率和振型特征,也可以用作其他用途,如研究汽车动力特性。概念设计?阶段,在知道了汽车基本参数之后,就可以迅速计算出整车的振动特征№。应用软件有MATLAB∪等﹣。

  MATLAB是美国MathWor*ks公司开发的大型数学计算应用软件系统,它£提供了强大的矩阵处理和绘图功能,?简单易用,可信度高,?灵活性好,在世界范围内±被科?学工作者、工?程师以及大学生和研究生广泛使用,目前已经成为国际市场上科学研究和工程应用方?面的主导软件。

⊙  ?二、有限元方法

  经?典方法只?适合于分析很低?频率的整体模态。如果要考虑整车中各个系和部件的局部振动,以及修改汽车结构设计,上面的方法就无能为力了﹤。汽车是一个弹性结﹣构,整体和局部振动特征都很重要?。于是在分析整车低频振动问题和建立模型时,必须?考虑到其结构特征和弹性特征。目前,用得最为?广泛的方法是有限元分?析。在粗?略分析§整车各个系统振动特征时,可以建立网?格相对粗的模型。当要对整车振动特征进行细致分析?时,就必须建立网格非?常细的模型?。通常这种模型中节点间的距离仅为5mm,一部整车的有限元模型的节点和单元可以达到几百万个甚至上千万。有限元方法是一项非常成熟的分析方法,能够准确的预估整车和各个系√统的模态和模态频率∞,并且能动态演示整车模态。

  有限元方法是用有限单元将结构弹性域或空气域离散化,根?据力学方程或声波动方程,得到联立代数方?程式,通过求解代数方程式得到结构弹性或声传播空气域中的?振?动和声特性。有限元法?需将结构有限单元离散化。结构划分的单元愈多,自由度也就愈多,计算精度也愈高,但计算时?间也愈长。结构划分的单元的振动频率必须高于要计算的整㏕体结构的振动频率,否则单元需℅进一步划∮分。单元?的划分需与计算精度匹配。?有限元分析方法在汽?车方面的?应用有:汽车零部件有限元分析、悬架结构有限元分∠析∫、车架有限元分析、车身有限元分析、轮胎有限元分析、汽车碰撞有⊥限元分析和汽车结构有限元优化设计等?。应用软件有A?NSY?S等。

  ANSYS软件是融?结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的﹢大㎞型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。

  它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/En¬gi?neer, N?ASTRAN, ·Alogor,I-D﹢EAS,?AutoCAD等,是现代※1产品设计 ?中?的高级CAD工具之一。

  软件主要包括三个部分:前处理模£块,分析计算模块和后处理模?块。

  前处理≤模块提供了一个强大的实体建?模及网格划分工?具,用户可以方便地构造有限元模≦型;

  分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度?非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析∑、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可模◎拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析㈱及优化分析能?力;后处理模块可?将计?×算°结果?以彩′色等值线显示、梯度显?示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等⊕图形方式显示㎏出来,也可将计算结果以图表∧、曲线形式显示或输出。

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 ㏑ 软件提供了100种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料??。该软件?有多种不同版本〒,可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上,如PC,SGI,HP,SUN,DEC,﹥IB?M,CRAY等。

  三、边界元方法

  ?有限元方法非常适合低频结构振动+模m拟和分析。有?限元方法@也可以模拟o和分析♂振动和声的耦合≒,但对声空间的模拟和分析基本沿用对♀结构振动的处理%方法,常ml常?限于封闭空间。当声空间体积增大,模态密度急剧增大,有限元方法的运算量?急剧增大-,此?时3有限元方法有?局?限性。相比之?下,边界元方法对处理结构声辐射、∥声散射和结构声腔问题有独特的优越性,因而在实际中?得到应用。

  边界元方法首先需要知道系统边界条件。结构=边界条件一般是如下三种之一:

  1.已知结构表面的复声压(Dirich=let边界);

∨  2.已知机构表≈面的复振动速度(Neu?man边界);

  3. 已知结?构表面的复阻抗(混合或Roμbin边界)。

  边界元∽方法∴需要结构表面的复声压¤或复振动㎎速?度两个物理量之一作为输入,然后根据边界条件计算出结构表面另一物理量。作为输入,结?构表面的复声压或复振动速度可以实测得到,也可以通过计算得到。?对于结构表面复振动速度的计算,边?界元方法常常借用∣有限?元方法。整车结构振动分析?使?用有限元∝模型,车内空腔的声场分析使用边界元模型。应用软件有SYSNOISE等。

  ?SYSNOI?SE软件是比利时一家国际著名的振动和声学测?试分析软件公司-LMS? 公司的大型声学计算分析商品软?件。该软㏄件在声学计算分析领域中占据国际领先?地位,它∶为噪声控制专业″工程技术人员提供了<在产品设计开始阶段,℡预报和解决声学问题,受到一致好?评。美国的 NASA(国家航空航天中∈心)、FORD 汽车公司、⌒MOT?OR∏OL?A 通讯公司和B≧OSE 音箱公司,国内著∩名大学、研究所和一些著名的大公司,如哈?尔滨工业?大学、上℃海交通≡大学、西北工业大学⊿、中?船总公司第? 701 研/究所、第? 719 研究所、上海㎝大众汽车工业公司等都购买了该软件。

  其主要功能有:

  1、声辐射计算

  ∷声辐射计算是? SYSNOISE软件最基本的功能。‖结构振动时会产生声辐射。结构振动可以是实际测得的速度响应数据,或者是由有?限元或其他方法计算得到的速度响应数据。SY?SN?OISE本身具有振动响应的?有限元方法计算功能,也可以从测℉得的模态数据?和给定的激励计算速度响应。S?YSNOISE进一步可以利用这些数据计算结构表面的声压和结构周?围的声?场分析。

  2、声散射计算

  3、空气mol噪声传递计¥算:结构-声?场耦合系*统>的响应≌灵敏度分析

  Sysnoi?se的主要应用方向:

  SYSNOISE预测声波的辐射、散¢射和传㏒递,?以及声学载荷引起的声∷学响应。可计算得到的结果包括:声压,辐射功率,质?点速度,声强?,板块贡献量,能量密度,声-振灵敏度,纯模态?,结构挠度,等等。

  为了描述声?学媒质噪声分析,SYS3NO?ISE利用了最先进的数字方法。它们基于直接和间?接边界元方法,或者声学有限元/无限元的声学方程。结≯构×本身用结构有限元模型表达?,可以?从所有主流结构有限元?和网格生成工具导入。所有?∵分析模÷块都完全集成在$核心环境中,支持多模型和㎜三维图形。

  SYSNO‰≥SIS㎡有强大的集成前%、后处理功能,有网格检查和修正工具。后?处理可以画彩图,矢量场,变形后的结构,以及XY图线,柱?状图和极坐标?图,还包括动画显示和声音回放。
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作者: mgnqyz

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