統計能量分析
關注創建者：貍叔VAONE 創建時間：2019-04-09
統計能量分析的視頻教程
新能源汽車能量流管理測試與分析
此次在線研討會將圍繞新能源汽車能量流管理測試與分析展開，包含以下內容： 1.能量分析的趨勢與挑戰 2.能量流分析的基本思路 3.能量流分析的解決方案 4.能量流測試的案例分析
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統計能量分析的實例教程
傳統的聲學分析通常依賴于有限元FEM（Finite Element Method） 及邊界元BEA（Boundary Module Analysis），但其僅適用于解決中低頻噪聲問題。隨著頻率增加，波長變短，系統的動態特性變得更為復雜，單位帶寬內的模態數量急劇增加，模型計算量巨大，模型無法準確計算。介于上面的缺點，人們開始使用統計的方法處理復雜的動態響應特性。統計能量分析方法SEA（Statistical Energy Analysis），已被成功應用于車輛的聲學、振動傳遞路徑分析，并可以準確地進行各種結構于車輛的振動、聲學預測。
本文針對某型工程車輛，應用統計能量分析方法分析預測駕駛室司機耳旁噪聲，并對比試驗結果校核模型。根據仿真數據進行噪聲源分析，確定聲學包優化方案，通過仿真與試驗方法確定優化效果。
1 工程車輛駕駛室SEA模型的建立
1.1
統計能量分析基本原理
統計能量分析（
SEA
）是一種把研究對象劃分成子系統后，用功率流描述子系統間復雜作用關系的模型化分析方法。統計能量分析模型有
6
個基本假設：（
1
）模型的子系統間是線性守恒的耦合，不存在非保守性質的耦合特征；（
2
）能量是在具有共振頻率的子系統之間流動；（
3
）子系統受到的激勵為互不相關的寬帶隨機激勵，統計上獨立，具有模態非相干性；（
4
）在一個子系統中，固定頻帶內所有共振的模態能量均分；（
5
）互易性原理適應于不同子系統間；（
6
）任兩個子系統間的能量流與振動時耦合的子系統間的能量成正比。
1.2 SEA
模型建立及加載
在仿真軟件中建立駕駛室的
SEA
模型，是功率流平衡方程在具體結構上的形象化。
展開 因此針對上述情況，MSC Nastran 2022.4版本推出一項新功能，可以使不太熟悉Actran操作的用戶對MSC Nastran的結構模型稍加修改就可以直接提交Actran進行統計能量分析計算，而無需重新創建一套統計能量分析模型，從而大大降低了統計能量分析的使用門檻，提高分析效率。
下面通過一個簡單的模型來說明這一功能的操作步驟。
01
創建MSC Nastran SOL103模態分析文件
上圖為一個簡單的模型。圖中兩個平板，中間采用RBE2連接。首先針對這個模型創建模態分析SOL103的計算模型文件。
02
補充統計能量分析相關卡片
在SOL103模型文件基礎上，引入少量的卡片即可直接提交統計能量分析計算。
在常規SOL103模型卡片基礎上，所需的額外卡片詳細介紹如下：
?? 定義子系統
上圖中第361行和362行，采用SET3卡片，將編號為1到64的單元定義為編號為100001的子系統，將編號為65到128的單元定義為編號為100002的子系統。
?? 統計能量分析分隔卡片
上圖中第364行，為模型中統計能量分析的分隔卡片，代表在這個卡片以后的內容時關于統計能量分析的相關設置。
?? 定義用于統計能量分析的子系統集合
上圖中第366行，為這個統計能量分析需要使用的子系統列表?？ㄆQ為SEAPART，其后面的編號時SET3所定義的子系統的編號。這里是100001和100002。
?? 定義輸入功率
上圖中第367行，采用IJPOWER來定義輸入功率，其后續數值的含義分別是進行功率輸入的子系統的編號以及輸入功率的大小。
展開 因此針對上述情況，MSC Nastran 2022.4版本推出一項新功能，可以使不太熟悉Actran操作的用戶對MSC Nastran的結構模型稍加修改就可以直接提交Actran進行統計能量分析計算，而無需重新創建一套統計能量分析模型，從而大大降低了統計能量分析的使用門檻，提高分析效率。
下面通過一個簡單的模型來說明這一功能的操作步驟。
創建MSC Nastran SOL103模態分析文件
上圖為一個簡單的模型。圖中兩個平板，中間采用RBE2連接。首先針對這個模型創建模態分析SOL103的計算模型文件。
補充統計能量分析相關卡片
在SOL103模型文件基礎上，引入少量的卡片即可直接提交統計能量分析計算。
在常規SOL103模型卡片基礎上，所需的額外卡片詳細介紹如下：
?? 定義子系統
上圖中第361行和362行，采用SET3卡片，將編號為1到64的單元定義為編號為100001的子系統，將編號為65到128的單元定義為編號為100002的子系統。
?? 統計能量分析分隔卡片
上圖中第364行，為模型中統計能量分析的分隔卡片，代表在這個卡片以后的內容時關于統計能量分析的相關設置。
?? 定義用于統計能量分析的子系統集合
上圖中第366行，為這個統計能量分析需要使用的子系統列表?？ㄆQ為SEAPART，其后面的編號時SET3所定義的子系統的編號。這里是100001和100002。
?? 定義輸入功率
上圖中第367行，采用IJPOWER來定義輸入功率，其后續數值的含義分別是進行功率輸入的子系統的編號以及輸入功率的大小。
注意：上述卡片格式必須是自由域格式，暫不支持大域或小域格式。
提交計算
通過命令行可以直接提交計算。
展開 因此針對上述情況，MSC Nastran 2022.4版本推出一項新功能，可以使不太熟悉Actran操作的用戶對MSC Nastran的結構模型稍加修改就可以直接提交Actran進行統計能量分析計算，而無需重新創建一套統計能量分析模型，從而大大降低了統計能量分析的使用門檻，提高分析效率。
下面通過一個簡單的模型來說明這一功能的操作步驟。
01
創建MSC Nastran SOL103模態分析文件
上圖為一個簡單的模型。圖中兩個平板，中間采用RBE2連接。首先針對這個模型創建模態分析SOL103的計算模型文件。
02
補充統計能量分析相關卡片
在SOL103模型文件基礎上，引入少量的卡片即可直接提交統計能量分析計算。
在常規SOL103模型卡片基礎上，所需的額外卡片詳細介紹如下：
?? 定義子系統
上圖中第361行和362行，采用SET3卡片，將編號為1到64的單元定義為編號為100001的子系統，將編號為65到128的單元定義為編號為100002的子系統。
?? 統計能量分析分隔卡片
上圖中第364行，為模型中統計能量分析的分隔卡片，代表在這個卡片以后的內容時關于統計能量分析的相關設置。
?? 定義用于統計能量分析的子系統集合
上圖中第366行，為這個統計能量分析需要使用的子系統列表?？ㄆQ為SEAPART，其后面的編號時SET3所定義的子系統的編號。這里是100001和100002。
?? 定義輸入功率
上圖中第367行，采用IJPOWER來定義輸入功率，其后續數值的含義分別是進行功率輸入的子系統的編號以及輸入功率的大小。
展開 實際中，隨著頻率上限閾值增大，為了能準確反映結構的振動特性，通常需要劃分單元的網格長度要遠低于結構中彎曲波的波長；這樣隨著頻率的增加，結構彎曲波波長變小，結構網格需要進一步細化，對計算資源要求變高；且中高頻范圍的結構模態密集，重疊交錯，響應表現出不確定性，具有了統計的概念。因此，有限元和邊界元就不再適合解決中高頻問題。
近年來，統計能量分析（SEA）用于解決中高頻問題，且模態越密集，其計算精度就越高。但統計能量分析不能保證子系統的空間變量信息的完整性[2]，難以精確預示子系統內能量密度分布[3]且子系統的劃分需要一定的經驗，不易進行實際結構形態的設計與優化[4]，模態密度及耦合因子的準確與否直接影響結果的準確度[5-6]。所以為了更好的控制中高頻噪聲，就需要有更好的理論方法。
能量有限元法[7](EFEA)是一種預測中高頻動響應的新方法，它是以波動理論為基礎，將結構離散化，在單元之間建立能量密度關系式，從而求解得到所有節點的能量密度；在實際計算中，節點個數較多，計算效率較低難度很大。ProNas能量有限元是在統計能量分析及能量有限元理論的基礎上，以有限單元為研究對象，利用有限體積法及差分法推導出得類似于SEA的理論方程，聯立求得每個有限單元的能量密度。本文著重介紹了ProNas能量有限元理論原理且應用ProNas商業軟件對大型實際船舶的中高頻噪聲進行了仿真計算，求解得出船舶各艙室聲壓級。
2.
展開 
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?
因子分析是一種統計方法，用于分析一組觀察到的變量之間的關系，方法是用較少數量的未觀察到的變量（稱為因子）來解釋它們之間的相關性或協方差。
目錄
什么是因子分析？
因子分析中的因子是什么意思
目前已經包含多個工作流程，例如：電機噪聲、航天結構聲致振動以及用于快速、高頻空氣噪聲預測的基于傳輸損耗的統計能量分析（基于 TL 的 SEA）的最新工作流程。與 Autoneum 合作開發的新阻尼墊定位工作流程已于 Actran 2022.1版本發布。
工作流程分為不同的選項卡或界面，工程師可以在其中設置阻尼墊的參數。第一步，工程師首先加載 Nastran 模型文件。
以以下模型進行模型說明及示意：
內嵌cohesive單元的塊體沖擊剛性地板，需要統計沖擊后碎塊的數量及能量等數據
不同時刻的結果如下：
初始時刻
結果統計：
采用python對結果進行后處理，統計碎片的數量 碎片動能等數據
最后時刻 塊體受沖擊分為了三塊 我們可采用代碼進行提取結果
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云論壇主題
新能源汽車檢測與分析：電驅、噪聲與能量流
舉辦時間
2024年7月24日(周三) 14:00-16:30
演講日程
14:00-14:45
李勇-HBK亞太區EPT銷售拓展經理
新能源汽車能量流測試與分析
14:45-15:30
金鵬-HBK中國區應用服務經理
汽車車外噪聲測試與分析
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-link" data-title="點擊這里，即可報名"
01Mullins效應
? 通過Mullins效應進行橡膠件的損傷分析，當損傷到達1時，認為橡膠出現開裂，但是在實際仿真計算中需要進行大量的分析計算，工作量巨大。
02彈性體疲勞壽命損傷理論
?通過彈性體疲勞壽命損傷理論來進行疲勞壽命分析，基本思想和傳統的金屬疲勞的一致，仿真計算工作量很小，適合在工程計算中應用。
03基于開裂能量密度
? 通過開裂能量密度的方法進行疲勞壽命的計算
在橡膠件CAE仿真分析中，橡膠件剛度，密封性等仿真工況的分析相對容易，但是如何進行橡膠疲勞壽命的分析當前還是困擾工程師的一個難題。
Marc在橡膠、密封行業有著廣泛的應用，針對橡膠疲勞壽命的仿真，Marc有幾種方法可以實現：
01 Mullins效應
? 通過Mullins效應進行橡膠件的損傷分析，當損傷到達1時，認為橡膠出現開裂，但是在實際仿真計算中需要進行大量的分析計算
在橡膠件CAE仿真分析中，橡膠件剛度，密封性等仿真工況的分析相對容易，但是如何進行橡膠疲勞壽命的分析當前還是困擾工程師的一個難題。
Marc在橡膠、密封行業有著廣泛的應用，針對橡膠疲勞壽命的仿真，Marc有幾種方法可以實現：
01
Mullins效應
? 通過Mullins效應進行橡膠件的損傷分析，當損傷到達1時，認為橡膠出現開裂，但是在實際仿真計算中需要進行大量的分析計算
?? 統計能量分析分隔卡片
上圖中第364行，為模型中統計能量分析的分隔卡片，代表在這個卡片以后的內容時關于統計能量分析的相關設置。
?? 定義用于統計能量分析的子系統集合
上圖中第366行，為這個統計能量分析需要使用的子系統列表?？ㄆQ為SEAPART，其后面的編號時SET3所定義的子系統的編號。這里是100001和100002。
