板件模態貢獻量
關注創建者：CAE追夢者 創建時間：2020-04-02
板件模態貢獻量的實例教程
模態貢獻量分析是基于結構模態的頻響分析，一般被用來分析診斷低頻振動問題，在汽車行業處理異響、抖動問題仿真分析中應用尤為顯著，如NTF優化問題中等。通過板件模態貢獻量仿真分析我們可以找出各個板塊貢獻量的大小。各個板塊對響應點的聲壓貢獻不一樣，這就需要識別出峰值頻率下的各個板塊的貢獻量，找到對響應點聲壓正貢獻較大的板塊，通過對這些板件的結構修改，從而降低這些板塊對響應點的輻射能力，以此改善聲學環境。對于負貢獻的板塊其引起的聲壓與總聲壓相位相反，這些板塊的振動對總聲壓產生負的貢獻。對于板塊貢獻量很小的我們認為是中性板，意思就是這些板的振動對總聲壓影響不大可以忽略。
本節案例重點介紹板件貢獻量仿真分析。
單個峰值點板件貢獻量柱狀圖
單個峰值點板件貢獻量極坐標圖
全頻段模態貢獻量曲線圖
全頻段模態貢獻量沙圖
我們可以根據響應點得到的曲線，分析我們需要關注的峰值點，看看哪些板塊的貢獻量最大，然后單獨對這些板塊的結構進行優化。本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分。
展開 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。
展開 模態貢獻量分析是基于結構模態的頻響分析，一般被用來分析診斷低頻振動問題，在汽車行業處理異響、抖動問題仿真分析中應用尤為顯著，如NTF優化問題中等。 通過模態貢獻量仿真分析我們可以找出問題峰值是哪一階模態貢獻最大，它是正貢獻還是負貢獻。對正貢獻量大的模態進行抑制，對關注的峰值頻率進行優化。
本節案例重點介紹模態貢獻量（模態參與因子MPF）仿真分析。
單個峰值點模態貢獻量柱狀圖
單個峰值點模態貢獻量極坐標圖
全頻段模態貢獻量曲線圖
全頻段模態貢獻量沙圖
我們可以根據響應點得到的曲線，分析我們需要關注的峰值點，看看哪一階模態的貢獻量最大，然后單獨對這一階模態進行優化。本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
展開 由于結構體的各板件貢獻度分析中其尺寸大小不一，直接將這些板件進行優化設計，將會增大設計空間，且無法反映板件的局部貢獻，這樣即使得到貢獻度為正的板件，但是這些板件局部區域貢獻度為正還是為負不太清楚。節點貢獻度分析就是針對某些區域節點振動引起的聲壓占總聲壓的百分數，能夠有效識別結構局部區域對響應點聲學貢獻量的一種重要手段。我們可以根據節點貢獻量分析出來的云圖快速找出正貢獻量較大的結構板件區域，從而極大的縮小了設計優化區域。
本節案例重點介紹節點貢獻量仿真分析。
全頻段響應點噪聲響應曲線
峰值頻率32Hz處節點貢獻量云圖
峰值頻率73Hz處節點貢獻量云圖
峰值頻率199Hz處節點貢獻量云圖
我們可以結合需要選擇關注的峰值點，并導出相應的該峰值頻率下節點貢獻量云圖。從節點貢獻量云圖中找到貢獻量為正且較大的區域進行局部優化，從而達到降低該頻率下響應點處的聲壓級，改善結構體內的聲學環境。本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
展開 圖2.1 電機右前懸置點在最后一排座椅處的噪聲傳遞函數
3板件、模態貢獻量分析
針對大客車最后一排位置在頻率80Hz處產生較高的峰值，進行板件貢獻量分析和模態貢獻量分析。模態貢獻量在OptiStruct中基于模態法的頻響分析通過CONTROL CARD - PFMODE輸出；板件貢獻量分析需要先進行板件的劃分，依據車身板件實際的布置情況將車身劃分為30個不同的板塊，再使用CONTROL CARD - PFPANEL卡片輸出板塊貢獻量，板件劃分如下圖所示。
圖3.1 板件劃分
HyperView有NVH的專屬后處理分析工具，其中包含模態貢獻量和板件貢獻量分析。由板件貢獻量可知在激勵電機右前懸置點在最后一排位置80Hz處，板件貢獻量最大的前三個是地板中后部分，階梯及右邊第三個玻璃，頂棚后部的貢獻量為負值，其他板件的貢獻量較小不再一一描述；
圖3.2 電機右前懸置點在最后一排的板件貢獻量、模態貢獻量
再根據模態貢獻量分析可得到，在82Hz處模態貢獻量最大的是356階、265階、347階等為正貢獻量，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。如下圖所示，聯合板件貢獻量和模態貢獻量我們可以確定需要優化的板件。
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由于結構體的各板件貢獻度分析中其尺寸大小不一，直接將這些板件進行優化設計，將會增大設計空間，且無法反映板件的局部貢獻，這樣即使得到貢獻度為正的板件，但是這些板件局部區域貢獻度為正還是為負不太清楚。節點貢獻度分析就是針對某些區域節點振動引起的聲壓占總聲壓的百分數，能夠有效識別結構局部區域對響應點聲學貢獻量的一種重要手段。我們可以根據節點貢獻量分析出來的云圖快速找出正貢獻量較大的結構板件區域
通過板件模態貢獻量仿真分析我們可以找出各個板塊貢獻量的大小。各個板塊對響應點的聲壓貢獻不一樣，這就需要識別出峰值頻率下的各個板塊的貢獻量，找到對響應點聲壓正貢獻較大的板塊，通過對這些板件的結構修改，從而降低這些板塊對響應點的輻射能力，以此改善聲學環境。對于負貢獻的板塊其引起的聲壓與總聲壓相位相反，這些板塊的振動對總聲壓產生負的貢獻。
模態貢獻量分析是基于結構模態的頻響分析，一般被用來分析診斷低頻振動問題，在汽車行業處理異響、抖動問題仿真分析中應用尤為顯著，如NTF優化問題中等。 通過模態貢獻量仿真分析我們可以找出問題峰值是哪一階模態貢獻最大，它是正貢獻還是負貢獻。對正貢獻量大的模態進行抑制，對關注的峰值頻率進行優化。
本節案例重點介紹模態貢獻量（模態參與因子MPF）仿真分析。
圖2.1 電機右前懸置點在最后一排座椅處的噪聲傳遞函數
3板件、模態貢獻量分析
針對大客車最后一排位置在頻率80Hz處產生較高的峰值，進行板件貢獻量分析和模態貢獻量分析。
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。
