汽车NVH：教你NTF仿真分析识别和优化噪声源全过程

导读：NTF分析在汽车NVH（噪声、振动和不平顺性）分析中应用广泛。汽车的NVH性能直接影响乘坐舒适性和安全性，而NTF分析可以帮助识别和优化噪声源。如‌动力总成和传动系统振动、排气系统振动、风激励、进气声以及胎噪等都是影响车内NVH性能的重要因素,主要用于评价结构对振动发声的灵敏性，判断噪声传递函数是否满足目标值。

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本文结合自己多年汽车行业仿真应用经验，分享我在实际工作中做NTF分析的关键技术及全流程，希望对学习者有所帮助。欢迎文末点赞收藏，值得反复阅读，如有疑惑，欢迎来在仿真秀官网搜索 仿真秀才 与我交流。

一、NTF分析流程图

在NTF分析中，主要分为建立TB模型并检查模型的正确性、建立声腔模型并检查模型的正确性、将TB模型和声腔模型耦合、设定载荷并输出BDF文件、利用nastran求解器求解、后处理及撰写报告。在计算结果不满足目标值的情况下，需要对原始结构进行合理的优化，提出改进意见。分析流程基本按照以下的流程图进行：

图1-分析流程图

二、NTF分析软件

在汽车行业中，NTF常用分析软件包括：

Pre processors （前处理）: HyperMesh

Solver（求解器） : Nastran

Post Processors（后处理）:    HyperGraph

三、建模要求

1、TB车身建模

TB车身模型包括以下部分：

白车身、覆盖件（包含玻璃）、前副车架、转向系统上轴总成及方向盘和内外饰配重（主要包括：水箱、散热器、前大灯、蓄电池、发动机罩内饰板、外后视镜、仪表台、前围板隔音垫、车门内饰板、中通道和扶手箱、座椅泡沫层、顶棚内饰、前后地毯、备胎、后大灯）。

具体建模方法见：TB模态分析规范。（TB模型图）

2、车内声腔建模

车内声腔建模规范见：ETA-车内声腔模态分析规范.doc（略）

3、定义响应点

NTF分析一般取车内乘员耳旁的声腔单元节点为输出点。

输出点位置示意图 

4、单位系统

根据分析模型以及计算要求，NTF分析中运用的单位：mm、Ton、Sec、Hz、Pa、dB。

四、计算的假设条件

NTF分析有以下假设条件：

（1）内外饰件对TB车身的刚度影响不大，建模时简化为质量点；

（2）20-200Hz频率段是重点关注的频段，结果只考察此频率段下的噪声响应。

五、约束及边界条件

整个系统为自由状态，无需定义约束条件。

六、载荷条件

在底盘与车身的连接点（主要指：前、后副车架与车身连接点、悬置、排气吊钩和前后悬与车身的连接点），分别沿X、Y、Z三个方向施加单位力的扫频激励，频率范围为0-350HZ。

注：  代表载荷点的位置。

需要定义的loadcollector载荷包括：结构模态分析提取步、流体模态分析提取步、TABLED、DAREA、RLOAD、DLOAD、TABDMP、FREQi。

1、建立结构模态提取卡片

（1）创建模态提取卡片

（2）定义模态频率提取范围

2、建立声腔模态提取卡片

（1）创建模态提取卡片

（2）定义模态频率提取范围

3、建立TABLED卡片（定义频域下的激励）

（1）创建TABLED的loadcollector

注：card image中的类型选TABLED1

（2）定义TABLED卡片参数

注：TABLED1_NUM=2，X（）表示频率，y（）表示幅值。采用线性插值。

DAREA可以放在RLOAD的collector中

4、定义RLOAD卡片

（1）创建RLOAD的loadcollector

注：card image中的类型选RLOAD1

（2）查看RLOAD1卡片参数

注：在NTF分析中，RLOAD1需要关联的参数包括EXCITEID和TD，TYPE使用默认设置即可。其中TD下面的数字为TABLED的ID号。EXCITEID的ID为DAREA所在loadcollector的ID号。

5、定义DAREA参数

在analysis界面下点击constraint：

Dof代表激励的方向，选择相应的方向，后面的数值为系数，一般定义为1；在load types里面选择类型为：DAREA，选择加载点，然后点击creat。

6、在RLAOD卡片中关联ID号

7、创建DLOAD卡片

DLOAD用来关联不同的RLOAD载荷

注：NTF分析考察的是单方向激励下的噪声传递函数，故DLOAD_NUM=1;S为DLOAD载荷总的系数，这里定义为0.707，L（1）引用的是RLOAD的ID号，S（1）是L（1）载荷的系数。

8、定义模态阻尼

（1）创建TABDMP的loadcollector

注：card image的类型选择为TABDMP1

（2）定义TABDMP卡片参数

注：TABDMP1_NUM= 填写频率和模态阻尼对的个数，f(i)代表频率值，g(i)代表阻尼值，其中阻尼值可以通过试验得到。

9、定义输出频率范围

（1）创建FREQi的loadcollector

注：card image的类型选FREQi

（2）定义FQEQi卡片参数

注：在下方的列中选择FREQ1，定义F1、DF、NDF三个参数。F1表示输出的起始频率，DF代表增量的大小，NDF代表增量步的个数。上面的参数定义的意思：从20HZ开始输出，每隔2HZ输出一个数据，共输出到20+2*90=200HZ。

七、分析结果的性能目标要求

根据分析要求，判断噪声传递函数是否满足要求。

八、分析要求

NTF分析要求输出，驾驶员或乘车耳朵附近的响应。为方便，将所要输出的节点定义为一个set。

1、定义分析步

在Analysis界面下，点击loadsteps

关联上述的loadcollector，如上图。DLOAD选择card image为DLOAD的loadcollector，METHOD(STRUCT)选择结构模态提取步，METHOD(FLUID)选择流体模态提取步。

注：分析类型选择freq.resp(modal)

2、定义输出

在建立分析步的界面，如上图，点击edit

在下拉列表中。点击OUTPUT，点击Displacement，选择Argument下的三个。DISPopts选项选择SetID

然后，在上图的DISPLACEMENT中选择如图的类型，点击SETID，选择上面建立的输出节点的SET。

3、定义控制卡片

在Analysis卡片下，点击control card。这里主要定义四个控制卡片的参数：SOL PARAM ACMODL GLOBAL_CASE_CONTROL。

（1）SOL卡片的定义

在Analysis下选择Modal Frequency Response

（2）PARAM卡片的定义

注：PARAM,GFL定义流体阻尼

（3）ACMOL卡片的定义

定义流固耦合

注：INFOR选择GRIDS，NORMAL=1，其他参数使用默认配置。其中NORMAL定义了流固耦合节点搜索范围。

（4）GLOBAL_CASE_CONTROL卡片的定义

定义全局控制参数

注：在下拉列表中选择FREQ和SDAMPING(STRUCTURE)，分别和之前定义的频率输出范围卡片和模态阻尼卡片相关联。

九、分析结果

在计算结束之后，将.pch文件导入HyperGraph，并将声压单位转化成dB单位。

1、导入数据

在Y Type里选择相应的Subcase，Y Request中选择相应的节点，Y Component下面选择MAG1X-Trans，点击Apply。

2、对Y轴坐标进行转化

点击：Scales，Offset，And Axis Assignments

在Scale and offset下的，Y scale键入5e10，点击apply。

3、Y轴坐标显示为dB值

点击Axes

将Primary后的选项，选择为Vertical，点击Scale and Tics 选择dB20

4、选取频域下最大的dB值

十、模态及板块贡献量分析

模态贡献量与板块声学贡献量

1）声学模态参与因子，即每阶（车内声腔）声学模态对车内声学响应的参与量。

2）结构模态参与因子，即每阶结构模态对车内声学响应的参与量。

3）板块声学贡献量，即在特定的结构模态中，包围声腔的各结构板块对内部声学响应的贡献量

例如：在130Hz和144Hz时，声压级的响应超过了目标值，需要找出哪些模态及哪些板块对这两个峰值的贡献最大，可以通过板块或者模态贡献量来判断：

将模型导出，输出为bdf或者dat格式。用文本编辑器文件，手工编辑定义输出哪些板块的贡献量：

其中，PANEL roof（panel的名称，易于区分即可）1 （panel的编号，可取大于零的整数）

SET3 1（必须与panel的编号保持一致） prop（property的简写，表示以属性区分板块）

30（property的ID号，需要计算哪个板块的贡献量就填写哪个板块的property的ID号）。

结果输出在f06文件中：

（1）模态贡献量输出；

（2）板块贡献量输出；

只需利用其中的幅值和相位的结果即可，在hyper graph里生成雷达图。

来源：仿真秀App