發動機動力學及聲學CAE
關注創建者：劉瑞駿 創建時間：2015-10-27
發動機動力學及聲學CAE的視頻教程
汽車發動機皮帶傳動系統動力學建模與仿真技術
本視頻闡述汽車發動機正時同步帶傳動系統與前端附件皮帶傳動系統工作原理的基礎上，通過實際案例詳細介紹發動機皮帶傳動系統動力學建模與性能分析及評價關鍵技術，以及同步帶傳動系統剛柔耦合接觸動力學仿真分析技術。 視頻大綱： 1.汽車發動機皮帶傳動系統的開發 2.動力學分析 3.NVH特性研究提供一種高效、可靠的方法。
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基于workbench/autodyn顯示動力學的發動機堵蓋變形模擬
講解workbench下顯示動力學操作方法； 掌握本算例下mesh模塊網格劃分方法； 掌握本算例并行計算方法及判定； 掌握后處理及autodyn數據觀測。
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發動機動力學及聲學CAE的實例教程
采用 SST k-ω模型模擬湍流，利用隨時間變化的壓力數據作為 FW-H 方程的輸入，預測遠場聲學。在潛艇模型周圍創建六面體網格，在船體表面附有裁剪單元，并對網格進行局部細化，使得所有計算航速下的y+值在100以內，網格如下所示。
*潛艇周圍非結構化六面體網格
優化流程
1. 使用 CAESES 提供的實驗設計(Design-of-experiments，DoE)算法中的Sobol算法，生成400個變體模型用于分析阻力，又生成40個變體用于水聲分析。這些變體的數值計算結果用作下一步構建代理模型的輸入。
*Sobol算法的結果
2. 使用 LinearNDInterpolator 函數創建響應面。
*響應面
3. 在創建了阻力和水聲響應面之后，使用 NSGA-II 算法進行優化，遺傳世代數為10，而每代的種群規模為50。
*帕累托前沿
優化結果
為了在阻力性能和聲學性能之間取得平衡，從優化方案中選取了21個最佳方案進一步研究。下圖分別展示了原始船首形狀與代表最佳阻力和最佳聲學性能的兩種優化方案的船首形狀的對比。對比發現最佳阻力性能提高了5.62% ，最佳聲學性能提高了3.54% 。
*阻力和聲學的最佳結果
展開 2.2 發動機多體動力學模型的建立
采用EXCITE-PU 對曲軸進行動力學建模[3-4]，以及建立由燃燒激勵引起發動機載荷激勵的多體動力學模型，如圖2 所示。
圖2 發動機多體動力學模型顯示界面
運用EXCITE-PR 對活塞動力學進行建模[5]，可提供活塞側推力激勵。運用EXCITE-TD 創建正時閥系激勵模型，可提供進排氣側凸輪軸激勵、閥系落座激勵、張緊器激勵及彈簧落座力激勵；同樣利用EXCITE-TD建立正時鏈輪的激勵，可提供鏈條的激勵。
通過以上多體動力學模型，運算出在特征工況（1 000，2 000，3 000，4 000，5 500，6 000 r/min） 下的0～3 500 Hz 頻率范圍內發動機表面振動加速度的結果。圖3 示出4 000 r/min 工況（最大扭矩）下的某個頻率下發動機振動加速度的云圖結果。
圖3 發動機在4 000 r/min 工況下的振動加速度結果
2.3 發動機表面振動加速度的對標分析
可將利用AVL-EXCITE 計算出的發動機表面振動加速度的結果作為發動機輻射噪聲模型的輸入邊界激勵，但是發動機振動的仿真結果需要借助發動機振動臺架試驗對其進行對標分析，驗證過后再進行發動機噪聲分析。
在4 000 r/min 工況下對氣門室罩蓋粘貼加速度傳感器進行X，Y，Z 向測試，如圖4 所示；氣門室罩蓋X，Y，Z 向加速度級仿真與試驗的對標擬合圖，如圖5 所示。
展開 基于TBD234V6發動機曲軸的有限元模型,建立了包括柔性曲軸、活塞組、連桿組及飛輪在內的發動機剛柔體混合動力學仿真模型,介紹了沖擊環境沖擊譜的描述方法以及結構動力響應向設計沖擊譜換算的方法和原則,并基于沖擊因子法和BV043/73標準,在非線性瞬態動力學軟件MSC.DYTRAN中,對該型曲柄連桿機構進行了沖擊響應分析。綜合采用了曲柄連桿機構整體有限元分析、接觸算法、非線性瞬態動力學分析方法等手段,在1500r/min工況下,對發動機進行剛柔體混合動力學仿真,得到了發動機的連桿頸負荷、主軸頸負荷及最大動態應力等仿真結果。計算結果表明所采用的方法是合理和有效的。
基于DYTRAN的發動機曲軸系沖擊動力學仿真.pdf
展開 針對該噪聲源和噪聲頻段，通過一維動力學仿真的方法來優化正時皮帶系統的布置參數，尋找到降低該噪聲的方法，并最終通過噪聲-振動-平順性(NVH)試驗驗證了提高皮帶剛度和增加小惰輪的方案能夠有效降低該噪聲。
概述
隨著人們對整車舒適性的要求越來越高，對發動機的噪聲-振動-平順性(NVH)要求也越來越嚴格[1]。正時傳動系統是發動機配氣機構的重要組成部分，用于準確地定時開啟和關閉相應的進、排氣門[2]。正時性能的好壞直接影響發動機的動力性、經濟性、NVH及排放性能[3]。正時皮帶由于噪聲低而被廣泛用于發動機上驅動氣門機構，但正時皮帶噪聲令人厭煩。為了提升整車的安靜程度，高質量的整車必須降低正時皮帶的噪聲[4]。
針對正時系統噪聲的研究有：文獻[5-8]針對正時鏈傳動系統展開了研究，得到了正時鏈傳動系統的降噪方案；文獻[9-14]針對正時皮帶傳動系統展開了研究，得出了帶齒嚙合力和轉速等對正時皮帶嚙合噪聲的影響規律，總結出一系列降低正時皮帶嚙合噪聲的方法。
本文以某3缸增壓直噴汽油機正時皮帶怠速低頻噪聲為研究對象，通過試驗鎖定噪聲源和噪聲頻段，并對該噪聲產生機理進行分析。針對該噪聲源和噪聲頻段，通過一維動力學仿真的方法來優化正時皮帶系統的布置參數，尋找到降低該噪聲的方法，并最終通過NVH試驗證實提高皮帶剛度和增加小惰輪的方案能夠有效降低該噪聲。
文獻[9-14]研究的正時皮帶噪聲均為嚙合噪聲，噪聲頻率與發動機的轉速相關，采用的降噪措施均為降低嚙合沖擊。本文研究的是正時皮帶的低頻噪聲，只發生在怠速工況，該噪聲由正時皮帶的橫向振動產生，降噪措施的選擇是從降低正時皮帶的橫向振動方面入手，同時采用正時皮帶系統動力學仿真的方法來進行噪聲優化，大大縮短了問題的解決周期，節省了開發成本。
展開 對許多包含轉動部件的航空航天結構和汽車結構（如噴氣發動機、渦輪機械、離心機等）的設計和分析來說尤其如此。
新的航空發動機結構設計會帶來無法預知的、復雜的動力學特性，這需要先進的仿真技術來確保仿真結果的精度。
作為原生的、最受信賴的FEA求解器，MSC Nastran 在各個主要的航空航天公司均得到廣泛應用。MSC Nastran提供了高精度的、高可靠性的轉子動力學解決方案，用于計算評估旋轉機械的特性。
由于零件的復雜性，對旋轉部件的建模方法受多個因素的影響。
例如，可用的計算資源、所需的精度以及用于描述轉子幾何形狀的單元類型。
傳統方法（參考文獻1）是對模型的簡化表示，采用一維梁單元對軸進行建模
，采用質量點對轉盤進行建模（圖1）
。
盡管這種建模方式在建模和計算精度、對大尺寸柔性轉盤特性的捕捉、對復雜結構轉子的準確描述等方面有局限性，但這種方法在目前工業界仍然很常見。
圖1.目前正在使用轉子動力學結構建模的四種方式
普惠公司（Pratt and Whitney）最近采用一種更好的方法對大型發動機模型進行分析。這種方法采用高精度的二維軸對稱諧波單元和三維殼單元以及實體單元進行建模。盡管在計算上取得了驚人的進步，但是有限元轉子模型的規模仍然非常大。例如，當從傳統的一維轉子模型轉換為全三維轉子模型后，模型的規模可能增加三個數量級。即使使用現代的計算技術，求解線性轉子動力學模型所需的時間也可能長達數小時，甚至數天（見表1）。
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ANSYS Workbench仿真源文件
2025R1版本
ANSYS Workbench仿真源文件
2025R1版本
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2025R1版本
今天學習的案例是是Workbench軸承系統瞬態動力學評估。
本案例還是遵循377原則，即三大步三小步。如圖所示。
1.前處理
1.1幾何模型系統的構建
導入模型如圖所示。
1.2材料模型系統的構建
密度：7850
楊氏模量：210e9
泊松比：0.3
滾子鏈條的負載下斷裂失效分析，輸出位移-負載曲線。
01 案例介紹
弓網系統也稱受電弓/接觸網系統，它由受電弓、接觸網以及兩者之間的接觸力學和運動關系構成，是高鐵列車上的供電受流系統。受電弓與接觸網之間的接觸行為和受力情況是進一步研究評價弓網可靠性的基礎。
當弓網之間的接觸力過大時，弓網之間會有較大的摩擦力，導致線纜迅速磨損；而當兩者之間接觸力過小時，受電弓和接觸網可能會出現分離現象，接觸線上的高壓電會擊穿空氣，在受電弓和接觸網之間出現電弧
摘要：為了提高汽車的舒適性和燃油經濟性，從發動機振動原理出發，建立發動機多體動力學模型，
摘要： 以某3缸增壓直噴汽油機正時皮帶怠速低頻噪聲為研究對象，通過試驗鎖定噪聲源和噪聲頻段，并對該噪聲產生機理進行分析。針對該噪聲源和噪聲頻段，通過一維動力學仿真的方法來優化正時皮帶系統的布置參數，尋找到降低該噪聲的方法，并最終通過噪聲-振動-平順性(NVH)試驗驗證了提高皮帶剛度和增加小惰輪的方案能夠有效降低該噪聲。
概述
隨著人們對整車舒適性的要求越來越高，對發動機的噪聲-振動-平順性
01 研究背景
本次研究的目的為初步建立一個基于真實條件的大尺度地貌動力學模型以對大型河口灣地區的泥沙遷移以及中期（5年）河床演變進行相對準確的預測。該模型最終可被用于測試各類解決方案以防止河口灣地區的一些關鍵設施遭到泥沙遷移的侵蝕和堵塞等影響。
此次研究的區域是位于法國西部的吉倫特（Gironde）河口灣。作為法國乃至歐洲西部沿海最大的河口灣，吉倫特是多爾多涅河（Dordogne）和加龍河
