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【Optistruct要领】多样本分析(MSA)

9月前浏览2198

本文摘要(由AI生成):

本文介绍了一种名为多样本分析(Multi-sample analysis,简称MSA)的概念,用于在设计阶段研究由于参数(如衬套刚度、阻尼等)波动导致的系统响应波动。MSA支持考虑子系统模态频率、子系统模态阻尼、弹簧单元刚度、弹簧单元阻尼等波动参数。NVHD支持MSA的模型创建以及生成多样本模型之后的后台自动提交。MSA作业创建与提交后,NVHD会在后台自动生成多样本作业,并且自动提交计算。MSA后处理可以在HyperView中进行,可以查看在整个计算频段上由于参数的波动导致的不同响应曲线,以及特定频率点下变量的不同取值对响应的影响。

OptiStruct NVH系列专题从第一期《模态贡献量》至今已经三月有余,在这三个多月时间里,我们详细介绍了NVH问题的诸多诊断与优化方法。

今天我们来讲一个全新的概念:多样本分析(Multi-sample analysis,以下简称MSA)


 

所谓多样本分析是区别于传统单一样本分析而言的,传统的单一样本分析中,所有的参数都具有唯一的名义值,基于这样一组唯一确定的名义值,我们会计算得到对应的响应。然而,随着对设计可靠性要求的越发严苛,要求在设计阶段研究由于参数(如衬套刚度、阻尼等)波动导致的系统响应波动。这些参数波动可能来自于设计与制造的差异。如果一个参数的波动会导致系统响应的大范围波动,那么这个参数的取值就需要格外注意。


 


NVHD支持MSA的模型创建以及生成多样本模型之后的后台自动提交。

下面的流程图为多样本分析的作业流程 👇

 


目前NVHD中支持考虑的波动参数(变量)包含子系统模态频率、子系统模态阻尼、弹簧单元刚度、弹簧单元阻尼。如果需要考虑子系统模态频率与子系统模态阻尼,那么子系统需要以CMS超单元的形式存在于主模型中


1

基础模型定义

我们将通过下面这个例子,定义一个频响分析工况。激励位置位于发动机激励点,响应点位于驾驶员头顶横梁位置。车身与底盘、动力总成的15个接附点如图中黄色小圆柱所示,假设接附刚度均为x、y、z三个平动自由度方向2000N/mm。


     
     


2

 生成子系统超单元模型

如果需要将子系统的模态频率与子系统模态阻尼作为变量,那么就需要生成子系统的超单元模型。本节我们将使用NVHD中的子系统超单元批量生成工具批量生成子系统超单元,并将其与Master文件进行一键式关联。

首先进入Batch Model Reduction面板,勾选需要进行缩聚的子系统,勾选Disable OptiStruct element check选项,点击Create job按钮进行批量超单元创建。

 

等待子系统缩聚完成,状态显示为FINISHED之后,点击Assign H3D进行一键式关联。

 


3

 使用HyperMesh中的Process Manager定义频响工况

Process Manager中具有多种常见工况的流程化创建模板,可以快速创建如频响分析、随机振动分析、疲劳分析等工况。使用Process Manager可以极大简化操作流程,提高工作效率。

详细操作请参考文末视频,该视频通过Process Manager设置了一个频响工况,并输出了驾驶员头顶横梁处的结构加速度响应。


4

 定义模态随机参数


Modules and Connections标签页,需要定义模型信息与连接信息。如果需要将某些子系统的模态频率与子系统模态阻尼作为变量,那么该子系统需要选择超单元模型。


 

MSA – Modal Parameters标签页将自动识别具有超单元模型的子系统,工程师可以对其频率以及阻尼参数的波动上下限进行调整。按需设置随机样本的个数,这个例子中我们设置30个样本。

 

MSA – Connection Parameters标签页将会自动识别Bush单元,工程师可以对其刚度以及阻尼参数的上下限进行调整。

 


5

MSA作业创建与提交

NVHD中的Analysis Manager可用于创建MSA作业。

 


 

NVHD会在后台自动生成多样本作业,并且自动提交计算。


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 MSA后处理


进入HyperView,载入NVH后处理专用模块,选择Multi Sample Analysis。

 

载入后缀为.tpl的结果文件

 

点击Display可以看到在整个计算频段上由于参数的波动导致的不同响应曲线,如下图👇


 

Nominal代表设计名义值对应的响应曲线;Mean代表30次run的均值曲线;95%Upr95%Lwr代表置信度为正负95%的两条曲线,也就是说,随着变量的波动,响应曲线有95%的概率落在这两条曲线之间。

其计算方法为:取30个样本在某频率下的响应值,计算其均值和方差,根据正态分布表计算95%Upr和95%Lwr对应的响应值。

 

另外可以输出在整个频段上,响应最低的1个样本。

 
 

可以看到run_00005是所有样本中,在整个频段上响应最低的一个样本。

除此之外,可以在特定频率点下查看变量的不同取值对响应的影响。比如,输出40Hz位置,排在前9位的弹簧刚度的贡献量👇


 

将获得如下图表👇

 

以贡献量最显著的弹簧刚度为例👇

 

上图中每一条竖线表示该弹簧刚度取当前水平时,忽略其他变量的影响之后,响应的最大值、均值、最小值。如果这条线段越短,则表示变量取当前水平时,响应的波动越小。

来源:Altair澳汰尔
OptiStructHyperMeshHyperView振动疲劳NVHAltair
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-03-26
最近编辑:9月前
Altair澳汰尔
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