HyperWorks入门进阶：疲劳分析与电池包疲劳耐久分析
导读：10月28日（上周四），在《机械工业出版社：送你HyperWorks入门进阶实战系列课》第三期直播中，澳汰尔官方的技术专家罗峰老师带来了结构分析典型重难点。他讲解了结构分析的一大应用：基于仿真技术的车辆NVH性能开发，详细介绍了NVH问题的内容、基本控制策略、工况及诊断工具应用。本文首先为大家带来NVH诊断分析与优化的文字版讲解。帮助大家巩固和复盘精彩内容，相信观看直播的人都受益匪浅.NVH问题的优化离不开问题诊断。对于具体的NVH问题，大致存在两种分析思路：一种是贡献量分析（传递路径贡献量分析TPA、模态贡献量分析MPA、节点贡献量分析GPA、面板贡献量分析PPA），利用OptiStruct的诊断功能计算出特定物理量与总体响应的数量关系，然后结合结构与该物理量的关系进行结构调整，最终达到优化响应的目的。例如，在对噪声传递函数进行优化时，首先对问题频率点进行GPA节点贡献量分析，找到对关注点噪声主要贡献的结构位置，然后计算结构的工作变形模式ODS和应变能ESE，判断引起噪声响应偏高的结构问题；另一种是灵敏度分析，将可以改变的结构进行参数化，将结构质量、模态频率、FRF振动、FRF噪声等物理量设置为响应，利用OptiStruct计算响应关于这些变量的灵敏度，然后根据参数灵敏度调整设计参数以达到优化响应的目的。限于篇幅，此处只列举一个应用“整车模型TPA（传递路径贡献量分析）分析”，但会更加详细地给出其结果分析部分。此处举例说明。使用简化的整车模型，基于发动机质心灵敏度工况来说明。该模型包含内饰车身、声腔、动力总成、底盘。如图所示，约束整车模型的四个车轮接地弹簧，在发动机质心处加载Z向单位力，模态提取频率为结构150Hz，声腔300Hz，扫频频率为1~100Hz。设置好基础分析工况，使用OptiStrcut在此模型基础上进行TPA分析。HyperView支持TPA的柱状图（单频）、曲线（频率段）、雷达图（单点极坐标系）等显示方式，以柱状图为例，显示30Hz处车内噪声的传递路径贡献路径。如下图所示，A为传递路径贡献量，表示各个路径在30Hz处入力与传递函数的乘积占总响应的比例，比例越高贡献量越高，越需要关注。传递路径贡献量的分布通常存在两种情况：一种是存在少数路径贡献量较高，其他路径贡献量均较低，这种情况下，大多与这些高贡献路径的输入偏高相关，但是具体还需要查看传递函数、输入力及其目标值情况而定；第二种是找不到突出路径，每条路径的贡献量都很接近，且“Others”占比明显高于其他路径，此时传递函数偏高可能性比较大，同样需要兼顾传递函数和输入力来确定。B为贡献量排前五的路径对应的传递函数，其排序与A中的贡献量排序一致，对于传递函数的判断，就需要结合传递函数的目标值和趋势来判断。在柱状图中，主要以传递函数既定目标来判断，对于传递函数趋势，需要借助曲线形式的贡献量结果或者单独查看贡献量较高路径的传递函数来判断，比如传递函数的峰值频率是否与总响应峰值频率一致。C为输入力，排序同样对应贡献量排序，需要结合前期规划的入力目标判断，在没有目标时和参考50Hz以内10N，100Hz以上参考1N间接判断。D为接附点速度导纳（动刚度相关），与传递函数和入力均存在一定的联系，比如速度导纳偏高会造成入力偏高，也可能造成单个路径的传递函数偏高，此时就需要结合传递函数和入力来判断，并且此时曲线往往可以提供更全面的信息。下图为曲线形式的1~100Hz范围TPA分析结果，本例中选择了前三条路径。区别于柱状图按照单频进行贡献量的排序，这里采用频率区间上所有频率点的贡献量RSS进行排序，因此这里的排序会受到频率区间的影响。为了兼顾曲线的趋势特征，常常需要选择合适的频率范围，而不是整个频段。在本例中，柱状图与线图所描述的前三条路径一致，从NTF曲线中可以看到，路径“10017774：T3”存在传递函数与输入力均较高的问题，其他两条路径主要为输入力偏高问题，至于入力和传递函数为何偏高，则需要借助模态贡献量MPA和节点贡献量GPA来进行判断。以上内容均选摘自《OptiStruct结构分析与工程应用》，书中有详细的操作步骤及扫码即看的操作视频，以及相关的理论知识等，能帮助读者更快、更好地理解此类分析。部分如下。（也包含11月4日今日直播讲解的NVH分析部分目录）
《OptiStruct结构分析与工程应用》包含：
适合人群：从事机械、汽车、航空航天、船舶、电子等行业的工程技术人员的自学或参考用书，也可作为理工科院校相关专业师生的教学用书内容概要：本书主要介绍了OptiStruct的线性分析、非线性分析、频率响应分析、动力学分析、复合材料分析、疲劳分析、热传导分析等功能。线性分析有常用的线性静力学分析、模态分析、线性屈曲分析、惯性释放分析等;非线性分析有材料非线性分析、几何非线性分析、接触非线性分析等;疲劳分析有高周、低周、焊接、振动等。全书在简要讲解相关理论的基础上，较全面地阐述了OptiStruct各结构分析功能模块的使用方法，并包含丰富的航空航天、汽车等行业的工程应用实例。
仿真秀联合机械工业出版社主办的《HyperWorks入门进阶实战》系列直播当前已进入结构分析第四讲：疲劳分析与电池包疲劳耐久分析。
HyperWorks入门进阶实战（四）：疲劳分析与电池包疲劳耐久分析-仿真秀直播
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