聲腔模態(tài)
關(guān)注創(chuàng)建者：CAE追夢者 創(chuàng)建時(shí)間：2019-05-12
聲腔模態(tài)的視頻教程
hypermesh+nastran的汽車乘員艙聲腔模態(tài)分析（ppt總結(jié)及模型可下載練習(xí)鞏固）
1 基于白車身聲腔建模 2 聲腔模型定義 3 聲腔模態(tài)工況定義 4 結(jié)果后處理 5 ppt總結(jié)分析步驟要點(diǎn) 6 demo模型可供下載練習(xí)
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基于hypermesh+nastran的汽車乘員艙聲腔模態(tài)分析（ppt總結(jié)及模型可下載練習(xí)鞏固）
基于白車身聲腔建模 聲腔模型定義 聲腔模態(tài)工況定義 結(jié)果后處理 ppt總結(jié)分析步驟要點(diǎn) demo模型可供下載練習(xí)
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聲腔模態(tài)的實(shí)例教程
（詳細(xì)操作與設(shè)置請參考"流固耦合系統(tǒng)模態(tài)分析"）完整的聲腔模型如下圖所示：
聲腔模型建立完成后，聲腔網(wǎng)格模型出來后，還需要對其進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)置。點(diǎn)擊圖示圖標(biāo)，把聲腔模型單獨(dú)顯示出來全選上所有的節(jié)點(diǎn)，然后點(diǎn)擊edit，進(jìn)去設(shè)置界面把CD-1勾選，界面將出現(xiàn)-1的字樣，點(diǎn)擊return完成設(shè)置。這一步設(shè)置把聲腔模型的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為流體節(jié)點(diǎn)；
最后定義材料屬性，車室聲腔模型的材料選擇流體材料類型MAT10，設(shè)置材料密度1.2e-12 ton/mm^3，聲速340000mm/s. 同樣，由于座椅除了骨架外其余大多由海綿等多孔材料組成，其中填充著大量的空氣，所以座椅的材料選擇也流體材料類型MAT10，設(shè)置材料密度1.2e-11 ton/mm^3，比空氣的密度略大，聲速340000mm/s.
最好，檢查一下聲腔模型的網(wǎng)格質(zhì)量，如無問題，聲腔網(wǎng)格模型就建立完成，下一步可用于模態(tài)分析。
聲腔模態(tài)分析
求解模態(tài)的方法與詳細(xì)的參數(shù)設(shè)置請參考”流固耦合系統(tǒng)模態(tài)分析“ ，下面給出本次聲腔的前4階模態(tài)計(jì)算結(jié)果：
上圖的左上為第一階縱向模態(tài)，右上為第二階縱向模態(tài)，左下為橫向模態(tài)，右下為縱向橫向交織模態(tài)。圖中的顏色表示壓力的大小，車身不同位置的壓力是不一樣的，有的地方壓力位 0。壓力為 0 的地方的連線稱為聲腔模態(tài)的節(jié)線，類似于結(jié)構(gòu)模態(tài)的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)聲腔受到外界激勵(lì)的時(shí)候，聲壓變化大的地方響應(yīng)大，即靈敏度大，而聲壓沒有變化的地方，外界的激勵(lì)不引起任何變化。
車身的每一階聲腔模態(tài)有特定的形狀，表示特定的聲壓分布。隨著模態(tài)階次的增加，聲腔模態(tài)形狀將會(huì)越來越復(fù)雜。
展開 本文演示汽車聲腔，介紹聲腔模態(tài)的有限元仿真方法。
1 建模
汽車內(nèi)的空氣模型如下圖所示：
2 材料參數(shù)
空氣的密度和聲速如下圖所示：
3 網(wǎng)格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設(shè)置
聲腔模態(tài)分析的設(shè)置如下：
5 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
6 考慮座椅的吸聲效應(yīng)
在以上設(shè)置的基礎(chǔ)上，考慮座椅的吸聲效應(yīng)，如下圖所示：
7 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
本文從最簡單的直管出發(fā)，介紹聲腔模態(tài)的有限元仿真方法。
1 建模
兩端封閉直管內(nèi)的空氣模型如下圖所示：
2 材料參數(shù)
空氣的密度和聲速如下圖所示：
3 網(wǎng)格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設(shè)置
聲腔模態(tài)分析的設(shè)置如下：
5 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
6 對比理論解
理論解如下，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確：
7 兩端封閉直管改為一端封閉、一端打開
只需要在分析設(shè)置上稍作修改，兩端封閉的直管就可以變?yōu)橐欢朔忾]一端打開的直管，如下圖所示：
8 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
9 對比理論解
理論解如下，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確：
10 兩端封閉直管改為兩端打開
只需要在分析設(shè)置上稍作修改，兩端封閉的直管就可以變?yōu)閮啥舜蜷_的直管，如下圖所示：
11 分析結(jié)果
前六階非零模態(tài)頻率如下：
12 對比理論解
理論解如下，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確：
展開 在車身NVH設(shè)計(jì)階段，對車室聲腔進(jìn)行模態(tài)分析不僅可以掌握車內(nèi)空腔的聲學(xué)模態(tài)頻率和模態(tài)振型，從而更好地在設(shè)計(jì)過程中避免車身結(jié)構(gòu)振動(dòng)導(dǎo)致的車內(nèi)共鳴噪聲，合理布置及優(yōu)化車內(nèi)聲學(xué)特性，以此同時(shí)還可以掌握空腔聲場的聲壓分布情況，為預(yù)測并分析動(dòng)態(tài)聲學(xué)響應(yīng)做好前期準(zhǔn)備。
前處理：Hypermesh 14.0（optistruct/radioss）
求解器：optistruct/radioss
后處理：Hyperview 14.0
聲腔模態(tài)陣型圖
展開 建立乘員艙流體網(wǎng)格模型并進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，如圖10所示，發(fā)現(xiàn)48Hz處是車的一階縱向聲腔模態(tài)，正好與尾門的整體模態(tài)頻率相一致。由前面對轟鳴聲的分析可知，這兩處聲壓峰值產(chǎn)生的機(jī)理明顯不同，其解決措施也不同。此款車的發(fā)動(dòng)機(jī)為4缸汽油機(jī)，在怠速時(shí)其轉(zhuǎn)速為720轉(zhuǎn)/分鐘，2階點(diǎn)火頻率為24Hz，4階點(diǎn)火頻率為48Hz，這正好激勵(lì)起頂棚薄鋼板的局部模態(tài)和背門的整體模態(tài)。為了改變激勵(lì)源對車身的激勵(lì)頻率，將怠速轉(zhuǎn)速從720轉(zhuǎn)/分鐘調(diào)為780轉(zhuǎn)/分鐘，其2階和4階點(diǎn)火頻率變?yōu)?6和52Hz，從圖8的紅線可以看出，49Hz峰值消失，很顯然怠速轉(zhuǎn)速的調(diào)整避免了尾門的共振，從而無法激勵(lì)其一階縱向聲腔模態(tài)。但是，25Hz的峰值移動(dòng)到27Hz，其聲壓大小并沒有明顯減小，引起的轟鳴聲沒有消除，這是由于在23-27Hz的頻段上車頂處有多處局部模態(tài)，怠速轉(zhuǎn)速的調(diào)整并沒有使激勵(lì)頻率跳出車頂?shù)墓舱耦l率范圍。因此，需要采取其他措施降低頂棚的共振，如增加集中質(zhì)量降低局部模態(tài)頻率，增加支撐提高局部模態(tài)頻率，或者增加瀝青阻尼墊降低頂棚的振動(dòng)輻射效率。
5 結(jié)論
通過RADIOSS進(jìn)行模態(tài)分析和流固耦合分析，使我們對汽車轟鳴聲產(chǎn)生的機(jī)理有了深入了解。車內(nèi)轟鳴聲并非完全由被激勵(lì)起的聲腔模態(tài)所導(dǎo)致，低于一階縱向聲腔模態(tài)頻率時(shí)，車身鋼板上如果有局部模態(tài)被激起，其輻射噪聲足以產(chǎn)生低頻的轟鳴聲。當(dāng)振動(dòng)載荷垂直施加載車身鋼板上時(shí)，極易激起與聲腔內(nèi)聲壓的分布方向一致的各階聲腔模態(tài)并產(chǎn)生轟鳴聲，并且對于一階縱向聲腔模態(tài)，只要振動(dòng)載荷垂直施加載車身鋼板上，不論是哪塊區(qū)域的鋼板，都可激起聲腔模態(tài)并在前排和后排產(chǎn)生轟鳴聲。對于頂棚、地板區(qū)域，極易產(chǎn)生共振并激起縱向、橫向和豎向的各階聲腔模態(tài)，從而產(chǎn)生車內(nèi)的轟鳴聲，這一點(diǎn)尤其需要注意。（轉(zhuǎn)）
展開 
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聲腔模態(tài)的最新內(nèi)容
小于1000Hz噪聲的主要貢獻(xiàn)來自管路系統(tǒng)和聲腔模態(tài)，1000Hz以上的峰值來自葉輪的BPF，其貢獻(xiàn)量被寬頻噪聲所掩蓋。
空調(diào)噪聲的實(shí)驗(yàn)曲線
采用動(dòng)網(wǎng)格Rotating Blower模型和虛擬風(fēng)扇Virtual Fan模型均捕捉到了空調(diào)管路系統(tǒng)的寬頻噪聲。雖然，虛擬風(fēng)扇模型的仿真SPL曲線丟失了葉輪的BPF峰值，但是計(jì)算代價(jià)只有動(dòng)網(wǎng)格的1/10。
www.yqgqt.org.cn/content/post/1819421
第 16 篇：三維剛性壁面圓管聲模態(tài)計(jì)算
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1821735
第 17 篇： 波紋鋼腹板簡支梁受彎分析
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1824652
第 18 篇：一端開放圓管空氣聲腔聲模態(tài)分析
模態(tài)分析
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1830523
第 19 篇： 開口鋼管樁的單軸壓縮試驗(yàn)
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1836426
第 20 篇： 地基中波的傳播特性
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1842480
第21篇
熱學(xué)主要計(jì)算熱膨脹時(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象，本身和結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，所以Nastran、Abaqus等結(jié)構(gòu)軟件都會(huì)包括熱分析功能；流體由于達(dá)索已經(jīng)收購了業(yè)界兩款最好的基于最近大熱的LBM粒子算法的商業(yè)軟件PowerFlow和Xflow，可能處于產(chǎn)品線的發(fā)展考慮，把基于有限元方法的Abaqus/CFD模塊直接停止開發(fā)了，但保留了Abaqus中的CEL模塊，專門處理流固耦合問題；而聲學(xué)模塊主要處理聲腔內(nèi)的模態(tài)分析和聲傳播問題
熱學(xué)主要計(jì)算熱膨脹時(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象，本身和結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，所以Nastran、Abaqus等結(jié)構(gòu)軟件都會(huì)包括熱分析功能；流體由于達(dá)索已經(jīng)收購了業(yè)界兩款最好的基于最近大熱的LBM粒子算法的商業(yè)軟件PowerFlow和Xflow，可能處于產(chǎn)品線的發(fā)展考慮，把基于有限元方法的Abaqus/CFD模塊直接停止開發(fā)了，但保留了Abaqus中的CEL模塊，專門處理流固耦合問題；而聲學(xué)模塊主要處理聲腔內(nèi)的模態(tài)分析和聲傳播問題
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第 16 篇：三維剛性壁面圓管聲模態(tài)計(jì)算
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第 17 篇： 波紋鋼腹板簡支梁受彎分析
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第 18 篇：一端開放圓管空氣聲腔聲模態(tài)分析
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第 16 篇：三維剛性壁面圓管聲模態(tài)計(jì)算
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第 17 篇： 波紋鋼腹板簡支梁受彎分析
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第 18 篇：一端開放圓管空氣聲腔聲模態(tài)分析
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第 16 篇：三維剛性壁面圓管聲模態(tài)計(jì)算
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第 17 篇： 波紋鋼腹板簡支梁受彎分析
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第 18 篇：一端開放圓管空氣聲腔聲模態(tài)分析
圖10 方向盤頻響測試圖
通過車身仿真分析顯示整車聲腔一階模態(tài)也在50Hz附近，如圖11所示。
圖11 整車聲腔模態(tài)圖
綜合以上各子系統(tǒng)的測試結(jié)果，可以分析出該樣車開空調(diào)車內(nèi)振動(dòng)噪聲大原因如下。
熱學(xué)主要計(jì)算熱膨脹時(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象，本身和結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，所以Nastran、Abaqus等結(jié)構(gòu)軟件都會(huì)包括熱分析功能；流體由于達(dá)索已經(jīng)收購了業(yè)界兩款最好的基于最近大熱的LBM粒子算法的商業(yè)軟件PowerFlow和Xflow，可能處于產(chǎn)品線的發(fā)展考慮，把基于有限元方法的Abaqus/CFD模塊直接停止開發(fā)了，但保留了Abaqus中的CEL模塊，專門處理流固耦合問題；而聲學(xué)模塊主要處理聲腔內(nèi)的模態(tài)分析和聲傳播問題
