PERA SIM SimNVH的汽车NVH仿真应用案例（内含免费培训）

振动、噪声是一门古老的学科，但是新的技术不断渗透进来，使它又变成一门非常新，技术含量较高的学科。本文章介绍安世亚太科技股份有限公司在振动噪声领域的最新研究成果——PERA SIM SimNVH在汽车NVH领域的典型应用案例，大家通过本文的阅读，可以深入了解SimNVH产品的功能。

当今市场汽车行业竞争愈演愈烈，为适应车型更新周期快，研发时间短的现状，安世亚太工程师积累了多年的汽车NVH仿真工程经验，开发出PERA SIM SimNVH软件工具，能准确、快速地完成振动、噪声分析设置及结果评估，SimNVH可应用于涉及振动、噪声分析的各个行业及领域，极大方便了工程师的日常工作。

通常车架刚度分析包括弯曲和扭转刚度分析，了解车架的弯曲、扭转变形情况，为车架设计开发提供依据。SimNVH刚度分析流程，规范了刚度分析条件、边界设置、工况加载、数据处理、评价及优化，使工程师能够达到以SimNVH为工具，独立快速完成分析项目的目的，大大降低了NVH工程师的工作难度和强度。

根据车架CAD模型建立有限元模型，网格模型包括壳单元、梁单元及刚性连接单元RBE2、RBE3。在SimNVH中完成弯曲、扭转刚度分析工况设置：

• 弯曲刚度计算，在7422、7386两点添加大小、方向都相等的弯曲载荷，7172、7173、7174、7175四点添加约束；

  
  

• 扭转刚度计算，在4338、6936两点添加大小相等，方向相反的扭转载荷，248、7172、7173三点添加约束；

车架网格模型、SimNVH刚度求解设置及结果后处理界面，如下图所示：

模态分析是结构研发过程中的主要分析内容。汽车结构的低阶弹性模态，不仅反映了结构的动力学性能，而且是控制汽车常规NVH性能的关键指标，目前已成为新车开发的重要考核内容，系统模态频率应与激励载荷频率相差明显，以防止发生共振。

本案例基于SimNVH完成汽车副车架的约束模态和预应力模态计算，副车架有限元模型如下图所示。 

模态求解具体设置为：在副车架与车身连接的塔台位置11307、11308两节点添加约束，并设置模态分析的频率范围，在车桥连接位置11313、11314、11315、11316四个节点添加预应力，如下图所示。

导出计算模型完成模态求解，读取结果OP2文件，约束模态、预应力模态对应的阶次与频率描述情况如下；关于模态振型描述，可以在PERA SIM Mechanical后处理中查看。

白车身（BIW）安装点动刚度反映汽车的主要激励与车身间的传递特性，对汽车振动和噪声控制有重要意义，对车身安装点进行动刚度分析和优化能够显著地提高整车的NVH性能。

利用SimNVH软件，快速完成白车身模态编辑，对BIW前后减震器安装点进行动刚度分析，获得动刚度曲线结果，对白车身NVH性能优化和改进具有重要的工程指导意义。

图：白车身有限元模型

进入SimNVH动刚度分析模块，将前后减震器塔台：2349、2350、2351、2352四个节点位置设置为动刚度分析点；接着完成模态编辑：设置模态阻尼类型及大小，并可以考虑模态补偿，降低模态截断误差，提高模态法计算动刚度的精度；后处理直接读取结果文件，绘制动刚度曲线。

图：SimNVH动刚度界面

传统传递路径TPA分析，可以导入传递函数结果与真实动态载荷，计算每个输入激励引起响应点的振动量或声压，并分析出引起振动和噪声的主要激励源，以及每个自由度的贡献量。随机传递路径TPA分析与传统TPA分析是完全不同的，随机振动的输入是功率谱密度PSD或功率谱PS，PSD或PS的值是统计数据，并没有确切的相位关系。常见的随机激励如地面、轨道不平引起的车辆振动噪声。

SimNVH随机TPA分析的输入可以是功率谱，也可以是时间载荷；若是时间载荷，通过数据处理FFT转换成PS，再通过随机TPA分析出随机激励情况下引起振动噪声的主要载荷。本案例的整车模型如下图所示，包含车身结构与车内声腔模型。

SimNVH随机TPA分析，首先读取PERA SIM Mechanical的传函计算结果.pch文件，包含前后4个减震器的激励位置到结构响应点、声腔响应点的传递函数结果；再导入真实的时域信号，将传递函数计算的输入点与实际信号的采集点完成匹配，计算随机载荷激励到响应点的响应及贡献量。

图：SimNVH整车随机TPA分析界面

SimNVH模态相关性分析，通过计算有限元仿真模态与试验模态振型之间的模态置信度MAC值，检查仿真模型与试验模型的匹配程度、可以量化有限元建模误差，达到评估有限元计算结果优劣的目的。模态相关性分析是模型修正、模型修改技术中必不可少的一环。

SimNVH导入仿真模态结果及试验模态结果，并将仿真模型节点与试验模型节点快速匹配，即可完成模态相关性分析。后处理界面通过绘制MAC值结果，找出匹配度高的模态阶次。

图：SimNVH模态相关性分析界面

PERA SIM SimNVH可以基于网格文件快速完成汽车NVH分析设置；调用PERA SIM Mechanical结构有限元求解器，可以准确地实现振动噪声预测。通过在汽车NVH领域的典型案例介绍，证明了PERA SIM SimNVH无论是解决静力学、动力学，还是耦合问题，甚至是NVH试验相关分析，都能提供有效的解决方案。

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