本貼原創，作者：AltairChina 張晨 /吳莉潔

上一期我們對HyperWorks中的NVHD模塊進行了整體介紹，本期我們將詳細介紹NVHD中的常用后處理工具。

絕大部分NVH-CAE解決的問題，都是某頻率下的響應峰值大小問題，NVHD后處理模塊針對這類問題提供了完整的診斷后處理工具，所謂“診斷后處理”是指后處理不僅看到曲線及其峰值，還可以診斷出是什么導致的高峰值。診斷后處理包括模態振型、模態貢獻量、板件/節點貢獻量、能量分析、傳遞路徑分析、能量流分析、設計靈敏度、階次分析、快速假設與對比（Study）、綜合集成診斷、仿真和實驗對標（MAC）等功能，全面和高效地診斷NVH分析結果。

                                                           NVHD后處理中的各類工具

NVHD中的診斷后處理是針對聲-固耦合的汽車NVH結果的分析工具，但其中的部分工具是完全適合于所有行業使用的，比如模態貢獻量、能量分析、傳遞路徑分析、能量流分析、設計靈敏度、仿真和實驗對標（MAC）等。其中模態貢獻量是最重要，也是最基本的診斷方法。只要是基于模態法頻率響應的分析結果，就可以使用模態貢獻量來識別出非密集模態情況下，對于響應峰值或整體頻域響應貢獻量最大的某幾階模態，從而引導工程師有針對性的去優化結構，降低這幾階模態的貢獻量，從而達到降低結構響應峰值的目的。

模態是NVH最重要的物理量，模態貢獻量對于基于模態的頻響分析工況中都可以設置輸出，也可以通過簡單的添加輸出參數，利用原有的分析中，增加模態貢獻量的輸出。而其他的板件/節點貢獻量等則要求模型內必須要包含聲腔模型。模態貢獻量通常被用來診斷模態密度較小頻率范圍的NVH問題，如整車振動的低頻階段。

查看對應頻率下的模態振型是排除NVH問題最直接、最簡單的方法，但是只看振型是不夠的，因為振型明顯的部件不一定是問題點，特別是到了模態密集的頻率段，很難通過直接觀察模態振型來判斷。由于現代線性振動理論的基礎是模態疊加原理，一個線性振動的系統響應，可以由很多階正交模態的振型與廣義坐標的組合疊加而成。這好比是任意一個函數都可以用無窮階正交的正余弦函數合成。根據該理論，結構響應峰值大小是由多階模態效應疊加產生，此時可以找出問題峰值的模態貢獻量，哪一階模態貢獻最大，是正貢獻還是負貢獻。對正貢獻量大的模態進行抑制，將更有效的解決峰值過大問題。以下是對某頻率下的結構工作模式進行模態分解的基本原理：

那么以上公式中的模態參與因子與模態貢獻量又有什么關系呢？OptiStruct如何設置這兩者的輸出？

以上公式中的模態參與因子又稱為模態位移，OptiStruct中可以通過CONTROL CARD —GLOBAL OUTPUT REQUEST—SDISPLACEMENT輸出，但只能在基于模態法的頻響分析或者瞬態分析工況輸出。

模態貢獻量：OptiStruct中可以通過CONTROL CARD —PFMODE輸出，但只能基于模態法的頻響分析工況下輸出。

需要注意的是由于響應是復數，具有大小和相位角，所以模態貢獻量也是復數，具有大小和相位角。

1.    進入NVH后處理模塊

HyperView有NVH的專屬后處理分析工具，其中包含模態貢獻量。通過以下操作我們可以進入NVH 后處理界面。

此時菜單欄出現

2.    模態貢獻量的可視化

模態貢獻量的計算公式和輸出方法在上面已經進行了介紹，下面將介紹NVH中提供的若干模態貢獻量的可視化選項。

其中前兩項為單頻率的模態貢獻量分析，而后面若干項則可考察全頻段/指定頻段內的模態貢獻量分析。

1）       單頻率分析

單頻率分析中，可分析某個頻率點上，哪些模態對其貢獻量最大，或者這個頻率點的響應由哪些模態所決定。比方說下面的頻響曲線中，考察33Hz處響應的模態成分時：

通過模態貢獻量分析，設置輸出前10個最大貢獻量的模態

這里需要關注Complex component=Projected/Magnitude。

由于貢獻量是復數，所以考慮貢獻時，不能僅僅考慮其大小數值，還要考慮相位角。只有在投影到總響應時，才能反應該模態貢獻量對響應的真實影響。選擇Project即按照不同模態貢獻量投影到總響應上的分量進行排序。

在第一種顯示方式即直方圖中：

可以看到圖中直方圖有In phase 和 Out of Phase兩類。其中In phase 指正貢獻量，即該模態貢獻量方向投影到響應的正方向上，增大該模態貢獻量，響應增加，Out of phase 指負貢獻量，即該模態貢獻量方向投影到響應的負方向上，增大該模態貢獻量，響應降低。 在本例中，第22階模態 即 306Hz的模態對33Hz處響應有最大正貢獻量，而第25階模態即317Hz處有最大負貢獻量 。而當我們選擇Complex component=Magnitue時，可以看到他是按照幅值進行排序的。

2）全頻段分析

全頻段模態貢獻量分析與單頻率點相似，常用3D極坐標圖等來做后處理，如下：

藍色曲線對應總響應部分，綠色等曲線對應各階模態貢獻量。從3D極坐標圖中，可以明晰地看到哪些模態對應響應有正貢獻，哪些有負貢獻，也可以通過與響應的相位角來分析其對響應的靈敏度，如果模態貢獻量與響應夾角為90°，那么投影到響應上的值為0，增減該模態貢獻量對響應無影響。而下圖右上角顯示的模態貢獻量的排序則用綜合考慮了所以頻率點上的模態貢獻量的統計平方差來表示。

此外我們還可以以其他圖表形式顯示：

在這種顯示中，色塊在頻率點上的寬度為貢獻了大小。

除了以上介紹的顯示方式以外，HyperView-NVH還包括了許多其他的方式，包括瀑布圖等，大家有興趣可以自己去探索下。

3.  模態貢獻量和模態的關聯

在NVH中還可以關聯模態貢獻量和模態.

選擇含模態分析的結果文件：

此時選擇直方圖中的某模態可以實時顯示該模態振型：

5.利用模態貢獻數據進行響應研究

Study響應研究中，可以研究將其中某些模態去除后，整體響應的變化。這里我們將33Hz中最大模態貢獻量的第22階模態降低50%.

可得新響應及前后響應差值為：

從差值曲線（綠色）可以看到此時，33Hz處響應有峰值，虛線顯示的新響應在33Hz處也有大幅的下降。而最大的改變出現在52Hz，通過對該點的模態貢獻量分析，也可以看到該頻率點上第22階模態是負貢獻量最大的，與上圖一致。差值曲線也可以表征著該模態在全頻段內的模態貢獻量。