揭秘汽车“降噪密码”-国产软件PERA SIM SimNVH怎么做？

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导读：当汽车飞驰在路上，路面的不平整、车速的变化以及发动机的运转，都会使汽车产生各种振动和噪声。这些振动和噪声不仅影响着乘客的舒适度，更是工程师们在汽车设计过程中需要重点关注和解决的问题。汽车工程师们需要精准地找出这些振动和噪声的来源以及它们的传播路径，以便采取有效的措施进行优化和控制。

本文章利用安世亚太自主开发的PERA SIM SimNVH振动噪声分析工具，完成了从汽车整车噪声传递函数NTF计算、随机时域信号处理，到实现传递路径TPA分析的全过程。

此外3月12-13日，我将受邀在仿真秀同步直播做《PERA SIM SimNVH振动噪声分析工具及其汽车行业解决方案专题2讲》线上讲座，本系列直播还在安世亚太官方视频号首播，介绍PERA SIM SimNVH产品及在振动噪声领域的典型应用，欢迎大家收藏和分享。

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一、传递路径TPA分析概述

对于一个机械振动系统来说，当系统受到外界激励时一定会引起系统其它部分的响应，系统的传递特性就是用系统激励与响应之间的传递函数来描述。若系统所受的激励、系统的传递特性（传递函数）均已知；那么，利用激励与传递函数的乘积就可以计算或者预测系统的响应。

传递路径TPA分析方法的核心，就是将机械系统简化成“激励源——传递函数——接受体”的分析模型，目标点响应为所有结构路径及空气路径的贡献量之和；TPA分析的主要目的是计算响应，识别激励源、频率函数，并确定目标响应处的主要贡献路径。

二、PERA SIM SimNVH随机TPA分析

1、整车分析模型介绍

PERA SIM SimNVH振动噪声分析工具，是基于提前准备的网格文件，完成振动噪声分析设置、求解及后处理分析。目前支持导入网格文件格式为：*.bdf、*.dat、*.nas，本案例在PERA SIM Mechanical中准备需要的整车有限元模型，借助前处理功能进行几何模型简化、网格划分、网格质量检查及修复、创建连接和声腔、材料定义等工作。

*本文主要介绍SimNVH的功能，针对PERA SIM Mechanical有限元模型的准备工作，大家可以参看安世亚太微信公众号中其他相关文章，或联系我们获取软件相应的操作手册

整车模型如下图所示，本次应用场景考虑结构-空腔耦合问题求解，在获得整车结构振动的同时，也获得空气中的声压响应，分析模型包含整车结构网格、车内的声腔网格，如下图所示：

图：PERA SIM Mechanical整车有限元模型

2、整车噪声传递函数NTF计算

传递函数反应的是系统对单位激励输入的响应，是系统的固有属性，只与结构的本身属性有关，传递函数可通过数值计算或试验分析的方法获得。下面首先介绍SimNVH求解传递函数的方法。

SimNVH采用专题模块的形式将计算分析进行分类，在开始选项下选择“噪声传递函数分析”模块，进入NTF分析界面；按照分析设置流程，导入上述准备的整车结构和声腔网格文件。

（1）设置激励：

添加整车模型的前后减震器塔台安装位置：15565、7159、9492、894四个节点作为载荷激励点，勾选XYZ三个平动自由度添加单位激励。

（2）添加响应点：

添加车内前排座椅安装位置：左前_14178、右前_5731，以及驾驶员右耳47227、副驾左耳52276，四个位置节点编号作为振动、噪声响应点。

（3）模态编辑：

采用模态叠加法进行NTF计算，可以极大提高计算效率。SimNVH基于模态叠加法计算，并可以完成结构模态阻尼、声腔模态阻尼的编辑功能，添加临界阻尼类型，并按照不同的频段分别设置阻尼值大小，设置如下图所示：

（4）求解频率及输出控制：

设置模态计算、响应计算的频率范围，以及结果输出类型，结构响应点输出位移、速度、加速度，声腔响应点输出声压。

（5）求解及后处理：

导出计算文件，SimNVH自动调用PERA SIM Mechanical求解器计算，计算完成后添加.pch结果文件，选择激励点、响应类型，创建传递函数幅频特性曲线。

3、整车随机TPA分析

随机传递路径TPA分析与确定性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。常见的随机问题如地面、轨道不平引起的车辆振动噪声。

（1）读取传函及载荷处理：SimNVH的专题模块选择随机TPA分析进入设置界面，读取上述的NTF分析结果.pch文件，以及随机TPA分析的动态载荷，本案例输入时间载荷，通过数据处理FFT转换成PS。

（2）载荷匹配：将读取的载荷采集点与NTF计算的激励点相匹配，包括编号、自由度的内容。

（3）计算分析设置：随机TPA分析需要把输入的激励PS进行PCA（Principle Component Analysis主分量或者主成分）分解，将PS分解成几个主要虚拟工况，每个虚拟工况下的激励有明确的相位关系可以用于TPA计算。

（4）结果处理：采用曲线或云图方式，显示随机载荷输入点到响应点的传递情况；可以显示所有路径引起的整体响应，已选路径引起的响应叠加情况，以及各路径各自传递情况。

图：SimNVH随机TPA分析

4、结论

本文用PERA SIM SimNVH振动噪声分析工具，介绍了汽车随机TPA分析的完整流程。SimNVH可以基于网格文件快速添加分析工况，调用PERA SIM Mechanical结构有限元求解器，准确地实现振动噪声预测，后处理支持数据结果的快速展示，为用户提供方便、有效的振动噪声评估预测

二、PERA SIM SimNVH振动噪声分析公开课

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。