設計電動和自動駕駛車輛對NVH設計和工程團隊來說是一個挑戰：他們需要在處理新的噪聲源和進行結構設計時，應對消費者對聲學舒適性日益增長的期望。

對于斯堪尼亞這個世界領先的交通解決方案提供商來說，在設計過程中考慮司機和乘客的聲學舒適性一直是非常重要的。愉快的駕車和乘坐體驗不僅對購買者或通勤者至關重要，而且還影響健康和生產力。斯堪尼亞致力于通過優化車輛內部噪音的水平和質量，使其車輛緊隨當今消費者對聲學的預期。通過大量的測試和振動聲學仿真技術新方法的使用，NVH特性得以不斷優化和發展。在眾多新技術方法的嘗試中，斯堪尼亞巴士公司的計算團隊決定使用Actran虛擬統計能量方法這項新功能來評估其公交車產品的中高頻振動聲學性能。

“有了Actran 虛擬統計能量方法，我們現有的有限元模型能夠被重新利用，這對于我們來說是最好的設計方式。”—Per-Olof Berglund，斯堪尼亞巴士高級NVH CAE工程師

挑戰

公共汽車有多種類型的發動機（包括混合動力結構）。可以保證正常運行時間的情況下，將可靠性和低環境影響結合起來，是一種經濟有效的城市交通解決方案。能夠在提供高效的交通運輸平臺的同時提供舒適的環境對乘客和司機都是一個挑戰。在考慮車內NVH舒適性方面，驅動最終車輛內部聲音和振動水平有多種因素。一方面，需要調查和預測人體對低頻振動的敏感性。在這些頻段內，道路和動力系統的激勵是車身振動的主要原因；另一方面，輔助裝置產生高頻噪聲，這正是人的耳朵非常敏感的頻段，所以也需要關注；最后，電動動力系統也很重要，不僅是在汽車行業，在公共交通領域，也常常采用電動動力系統，這樣會產生高頻的激勵。

MSC軟件解決方案

從有限元到統計能量

“有了Actran 虛擬統計能量方法，我們現有的有限元模型能夠被重新利用，這對于我們來說是最好的狀態。” Per Olof Berglund，斯堪尼亞巴士高級NVH CAE工程師說道。使用Actran SEA模塊和虛擬統計能量方法，CAE工程師確實能夠使用他們現有的有限元聲振耦合模型（模態振性和特征值）去創建一個統計能量模型。這不需要通過實驗或者解析公式即可建立統計能量模型。

 圖1-MSC Nastran有限元和ActranSEA模型

振動聲學響應預測

使用MSC Nastran提取的結構和聲學模態創建巴士完整的聲振耦合SEA模型。在Actran圖形界面中根據有限元單元屬性號和結構的材料以及形狀劃分子系統，用來創建統計能量矩陣。

圖2-創建Actran虛擬統計能量模型需要的輸入

Actran的統計能量方法模塊提供了從現有的低中頻響應到中高頻響應的平滑過渡。工程師能夠讓他們的工作更有價值，同時在創建準確的統計能量模型時沒有對幾何結構形狀的任何限制。

圖3-整個巴士結構上的能量-模態頻響（藍色）和虛擬統計能量響應（紅色）

Actran通過外插值功能，在更短的時間里獲得更高頻的SEA參數。計算得到整個關心頻段中的能量級、動能和平均聲壓級。

圖4-巴士子系統上的動能響應-外插值結果

圖5-聲腔子系統上的平均聲壓級響應-外插值結果

傳遞路徑分析

Actran統計能量模型有豐富的結果輸出形式，其中包括查看不同的兩個子系統之間的能量流動。工程師對這種等效的傳遞路徑很感興趣，可以幫助分析振動能量是如何傳遞到其他結構部件上。通過選取感興趣的子系統，用戶可以查看對于不同載荷工況作用下選定子系統中的能量隨頻率而變化的來源。

圖6-從載荷施加結構部件（前風擋）到感興趣的部件（巴士后墻板）200Hz和800Hz的傳遞路徑分析

關于斯堪尼亞

斯堪尼亞是世界領先的運輸解決方案提供商。他們正在與合作伙伴和客戶一起推動向可持續運輸系統的轉換。2018年，他們交付了8.8萬輛卡車、8500輛公共汽車以及12800臺工業和船舶發動機給顧客。凈銷售額超過1370億瑞典克朗，其中約20%與服務相關。始建于1891年的斯堪尼亞，現在業務已覆蓋100多個國家，擁有員工約52100人。研發集中在瑞典，巴西和印度設有分支機構。生產制造在歐洲、拉丁美洲和亞洲，非洲、亞洲和歐亞大陸設有區域生產中心。斯堪尼亞是特拉頓集團的一員。更多信息請訪問：www.scania.com。