仿真中的Blocked Forces計算

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仿真中的Blocked Forces計算的圖1
隨著產品集成度的提高和性能要求的嚴苛,其NVH性能也越來越被關注。大多數情況下工業產品都是由多個零部件組成,不同類型的零部件可能是由不同的零部件供應商提供。而整機NVH性能就變成一個系統性的問題,需要對每個零部件NVH激勵及傳遞進行把控。傳遞路徑分析(Transfer Path Analysis, TPA)方法被廣泛應用于這個領域,用于進行問題診斷及評估。但傳統TPA方法的激勵往往都是接觸力,力的大小會隨著安裝條件而變化,這樣整機廠就難以就激勵的目標指標下達給供應商。供應商也難以提供一個定量指標來評估其結構聲路徑的激勵大小。
部件TPA(Component TPA, C-TPA)為這些問題提供了解決方案。供應商研究自家的激勵源特征,獲得獨立于安裝狀態的不變載荷(對于結構載荷而言,通常稱為約束力Blocked Forces),然后將這個不變載荷提供給主機廠,主機廠將供應商提供的不變載荷轉化為激勵源安裝在被動側結構上的接觸力(這個過程也稱之為虛擬裝配),然后進行目標預測(也就是貢獻量分析),以判斷激勵源對目標點的貢獻是否滿足要求。
仿真中的Blocked Forces計算的圖2

不變力的計算方法

仿真中的Blocked Forces計算的圖3
有三種方法可用于獲得激勵源的約束力。第一種方法為直接測量,使用載荷傳感器直接測量激勵源主動側安裝位置的約束力。第二種方法是,我們可以在激勵源運行期間將其以自由-自由邊界條件懸掛起來。在這種情況下,直接測量激勵源主動側安裝位置處的自由加速度或速度。第三種方法更為通用。這種獲得激勵源不變載荷的方法被稱為現場TPA方法,可以將激勵源安裝在試驗臺架或實車上。用逆矩陣法間接估計約束力,測量過程類似傳統TPA中的逆矩陣法,但與傳統的逆矩陣法又有差異。
仿真中的Blocked Forces計算的圖4
從仿真的角度出發,第三種方法需要將邊界環境建模,使用并不方便。因此我們基于西門子Simcenter 3D軟件結合前兩種方法進行不變力(Blocked Forces)計算,并進行對比。
為了簡化,本文取一個平板模型來進行驗證。如下圖,該結構有三個約束點,分別是點2,3,4。有一個激勵點,作用位置為點1。我們在點1加白噪聲激勵,獲得點2的Blocked Forces。
仿真中的Blocked Forces計算的圖5
仿真中的Blocked Forces計算的圖6

Simcenter 3D直接Blocked Forces計算

仿真中的Blocked Forces計算的圖7
直接Blocked Forces計算選擇SOL108直接法頻率響應或者SOL111模態法頻率響應求解器。在1點加載激勵,2,3,4點添加SPC約束。
仿真中的Blocked Forces計算的圖8
在輸出設置中選擇啟用SPCFORCES請求,輸出2點的支反力。
仿真中的Blocked Forces計算的圖9
仿真中的Blocked Forces計算的圖10
仿真中的Blocked Forces計算的圖11

Simcenter 3D自由振速法Blocked Forces計算

仿真中的Blocked Forces計算的圖12
自由振速法Blocked Forces計算分三步完成。
第一步,計算2點自由狀態下的振動速度。選擇SOL108直接法頻率響應或者SOL111模態法頻率響應求解器。在1點加載激勵, 3,4點添加SPC約束。
仿真中的Blocked Forces計算的圖13
在輸出設置中選擇啟用ACCELERATION請求,輸出2點的加速度。
仿真中的Blocked Forces計算的圖14
仿真中的Blocked Forces計算的圖15
第二步,計算2點自由狀態下的原點傳函。選擇SOL108直接法頻率響應函數或者SOL111模態法頻率響應函數求解器。在3,4點添加SPC約束,2點激勵查看2點響應。
仿真中的Blocked Forces計算的圖16
仿真中的Blocked Forces計算的圖17
仿真中的Blocked Forces計算的圖18
第三步,基于2點加速度及2點原點傳函,求解2點的力。
仿真中的Blocked Forces計算的圖19
仿真中的Blocked Forces計算的圖20

兩種方法結果對比

仿真中的Blocked Forces計算的圖21
兩種方法對比結果如下圖所示,兩種方法的結果一致。操作上,仿真采用第一種方法更方便。
仿真中的Blocked Forces計算的圖22


文章來源:Simcenter 3D

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