ansys制動噪聲分析的案例
RecurDyn成功案例：鼓式制動系統(tǒng)的噪聲和振動分析
▎仿真過程
① 創(chuàng)建鼓式制動系統(tǒng)的 MBD 模型，包括車軸、制動蹄和鼓，以復(fù)現(xiàn)其動態(tài)行為
② 創(chuàng)建柔性體來預(yù)測鼓和蹄的變形和應(yīng)力
③ 分析不同摩擦系數(shù)下鼓與蹄之間的振動特性
④ 評估具有相同摩擦系數(shù)的兩種不同設(shè)計的制動性能
▎關(guān)鍵仿真技術(shù)
多體動力學(xué)技術(shù)用于預(yù)測鼓式制動器的行為
非線性接觸算法，用于計算包括摩擦在內(nèi)的剛體和柔性體之間接觸力
多體動力學(xué)(MFBD)技術(shù)，可準(zhǔn)確再現(xiàn)鼓和蹄的變形和應(yīng)力以及制動系統(tǒng)的運動
▎工具包
RecurDyn/Professional
RecurDyn/GTire
RecurDyn/ProcessNet
▎工程問題
需要確定鼓式制動器的噪聲和振動來源并加以改善
需要早期驗證新設(shè)計是否滿足所需的制動性能規(guī)范
難以分析鼓式制動系統(tǒng)各部分的變形和應(yīng)力
▎解決方案
非線性接觸算法，成功復(fù)現(xiàn)鼓與蹄接觸產(chǎn)生的振動
定量評估摩擦系數(shù)變化引起的振動特性變化
使用瞬態(tài) MFBD 技術(shù)準(zhǔn)確預(yù)測鼓隨時間的變形和應(yīng)力
使用虛擬樣機預(yù)測兩種不同設(shè)計之間的制動性能差異
▎結(jié)論
可以使用虛擬樣機在早期階段驗證新設(shè)計
仿真結(jié)果與試驗結(jié)果吻合
在RecurDyn中創(chuàng)建了制動系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型后，該模型可以在未來用于制動系統(tǒng)的進一步開發(fā)和分析
文章來源：RecurDyn軟件
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▎仿真過程
① 創(chuàng)建鼓式制動系統(tǒng)的 MBD 模型，包括車軸、制動蹄和鼓，以復(fù)現(xiàn)其動態(tài)行為
② 創(chuàng)建柔性體來預(yù)測鼓和蹄的變形和應(yīng)力
③ 分析不同摩擦系數(shù)下鼓與蹄之間的振動特性
④ 評估具有相同摩擦系數(shù)的兩種不同設(shè)計的制動性能
▎關(guān)鍵仿真技術(shù)
多體動力學(xué)技術(shù)用于預(yù)測鼓式制動器的行為
非線性接觸算法，用于計算包括摩擦在內(nèi)的剛體和柔性體之間接觸力
多體動力學(xué)(MFBD)技術(shù)，可準(zhǔn)確再現(xiàn)鼓和蹄的變形和應(yīng)力以及制動系統(tǒng)的運動
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▎工程問題
需要確定鼓式制動器的噪聲和振動來源并加以改善
需要早期驗證新設(shè)計是否滿足所需的制動性能規(guī)范
難以分析鼓式制動系統(tǒng)各部分的變形和應(yīng)力
▎解決方案
非線性接觸算法，成功復(fù)現(xiàn)鼓與蹄接觸產(chǎn)生的振動
定量評估摩擦系數(shù)變化引起的振動特性變化
使用瞬態(tài) MFBD 技術(shù)準(zhǔn)確預(yù)測鼓隨時間的變形和應(yīng)力
使用虛擬樣機預(yù)測兩種不同設(shè)計之間的制動性能差異
▎結(jié)論
可以使用虛擬樣機在早期階段驗證新設(shè)計
仿真結(jié)果與試驗結(jié)果吻合
在RecurDyn中創(chuàng)建了制動系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型后，該模型可以在未來用于制動系統(tǒng)的進一步開發(fā)和分析
▎其他應(yīng)用場景
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① 創(chuàng)建鼓式制動系統(tǒng)的 MBD 模型，包括車軸、制動蹄和鼓，以復(fù)現(xiàn)其動態(tài)行為
② 創(chuàng)建柔性體來預(yù)測鼓和蹄的變形和應(yīng)力
③ 分析不同摩擦系數(shù)下鼓與蹄之間的振動特性
④ 評估具有相同摩擦系數(shù)的兩種不同設(shè)計的制動性能
▎關(guān)鍵仿真技術(shù)
多體動力學(xué)技術(shù)用于預(yù)測鼓式制動器的行為
非線性接觸算法，用于計算包括摩擦在內(nèi)的剛體和柔性體之間接觸力
多體動力學(xué)(MFBD)技術(shù)，可準(zhǔn)確再現(xiàn)鼓和蹄的變形和應(yīng)力以及制動系統(tǒng)的運動
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需要確定鼓式制動器的噪聲和振動來源并加以改善
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展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
結(jié)論與展望
通過ANSYS Workbench可以方便的分析電機振動噪聲，此外在此基礎(chǔ)上還可以進行多轉(zhuǎn)速分析以及對電機參數(shù)進行優(yōu)化分析。
文章來源：易仿真
電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
電動機與發(fā)電機等電力設(shè)備的噪聲起因很多，有電磁振動噪聲、機械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細介紹如何將作用在定子上的瞬態(tài)電磁力作為結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析的載荷計算振動噪聲。
1.電磁模型建立與分析
如圖1所示為一個電機模型，電機的額定輸出功率為550W，額定電壓為220V，極對數(shù)為4，定子齒數(shù)為24個，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為1500rpm，求電磁振動產(chǎn)生的噪聲大小。
本算例使用的模塊如下：
RMxprt模塊：建立電機類型；
Maxwell模塊：2D瞬態(tài)電磁場計算；
Structural 模塊：3D諧響應(yīng)分析計算；
Acoustics ACT模塊：噪聲計算
注：Acoustics ACT模塊需要單獨安裝，請用戶到官方網(wǎng)站上自行下載。
圖1 電機模型
電機的電路模型如圖2所示。
圖2 電機電路模型
1）啟動Workbench。在Windows XP下單擊“開始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進入Workbench后，單擊工具欄中的按鈕，將文件保存為“zhendongzaosheng.wbpj”，單擊Getting Started窗口右上角的（關(guān)閉）按鈕將其關(guān)閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項目A，如圖3所示。
4）雙擊項目A中的A1欄進如RMxprt電機設(shè)置平臺，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機類型選擇對話框中單擊Generic Rotating Machine選項，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開 基于ANSYS Workbench的汽車盤式制動器性能分析 ￥15
靜力分析
第一步，摩擦接觸，設(shè)定剎車片與圓盤之間為摩擦接觸，摩擦系數(shù)0.3，behavior為Asymmetric。具體描述如下圖所示;
再插入命令流，獲取摩擦接觸的單元，生成制動盤上的目標(biāo)單元組件，命令流：esel,s,type,,tid，其中tid為目標(biāo)單元類型。
具體其中一組單元類型獲取方法：
Esel,s,type,,tid
Cm,c1_r,elem
具體命令流見圖所示;
下來靜力分析，默認時間步為1，選擇自動時間步，最小10步，最大30步，打開幾何大變形。描述如下圖所示：
打開重啟動，選擇Manual，載荷步和子步均選擇ALL，非線性控制選擇，牛頓-辛普森算法選擇Unsymmetric算法，即非對稱算法。
施加圓盤內(nèi)部圓的固定約束，fix displacement。剎車片約束X和Y方向位移。
兩個剎車片施加Z即即面壓力，壓力載荷1Mpa。具體載荷約束情況下圖所示：
模態(tài)分析結(jié)果
將靜力分析結(jié)果輸入到模態(tài)分析系統(tǒng)，選擇靜力分析的Solution單元，右鍵選擇Transfer Data To New-Modal，模態(tài)分析設(shè)置默認Pre-Stress，表示從靜力分析的最后載荷步和子步重啟進行擾動分析。求解30階模態(tài)，求解方法選擇unsymmetric方法。
具體流程見附件word文檔，模型為2022R2版本，需要解壓。里面網(wǎng)格劃分，求解文件都已清空，需要重新計算。
展開 基于復(fù)模態(tài)的制動盤嘯叫分析(ANSYS APDL) ￥9.9
1 背景介紹
在汽車制動過程中剎車盤和剎車片之間的摩擦?xí)饎x車盤劇烈而持續(xù)的振動，從而導(dǎo)致噪音。目前針對制動嘯叫的主要理論有：摩擦特性理論、自鎖-滑動理論、模態(tài)耦合理論、統(tǒng)一理論等。
制動噪音大致可以分為以下三類：
1 低頻噪音：出現(xiàn)頻率往往在1000Hz以下，聲音較為低沉，多為“咯嚓”聲；
2 低頻尖響：制動過程中發(fā)生尖叫，多在1000~6000Hz之間；
3 高頻尖響：頻率一般為7000Hz以上，多表現(xiàn)為“嘰嘰”聲。
本案例通過ANSYS APDL模態(tài)分析中的復(fù)模態(tài)分析，確定結(jié)構(gòu)中的不穩(wěn)定模態(tài)，不穩(wěn)定模態(tài)的出現(xiàn)說明制動盤系統(tǒng)非穩(wěn)定，可能出現(xiàn)制動噪聲。如果系統(tǒng)阻尼比為正，則在制動過程中振動能量將被耗散，振幅越來越小，系統(tǒng)區(qū)域穩(wěn)定，不產(chǎn)生制動噪聲；如果系統(tǒng)阻尼比為負，制動過程中振幅不斷增大，振動能量不耗散反而不斷增大，出現(xiàn)自激勵振動現(xiàn)象，系統(tǒng)非穩(wěn)定，可能出現(xiàn)制動噪聲。
展開 Ansys | 利用Ansys Motor-CAD NVH調(diào)諧分析噪聲、振動和聲振粗糙度
圖6：Motor-CAD軟件與Mechanical軟件之間的結(jié)果ERP比較
Motor-CAD軟件中的NVH調(diào)諧操作簡單直觀，只需一次模態(tài)分析或測試數(shù)據(jù)即可調(diào)諧模態(tài)參數(shù)。正確調(diào)諧NVH模型后，我們可以在Motor-CAD軟件中運行NVH分析，以便更好地了解整個工作范圍內(nèi)的噪聲特征。最終，這將有助于避免產(chǎn)品重新設(shè)計和發(fā)布延遲，并且從長遠來看可以有效節(jié)省時間和資金。
基于ANSYS Workbench的變壓器振動噪聲仿真分析
變壓器性能包括散熱、噪聲、振動、抗短路能力等眾多因素，變壓器作為電站主要設(shè)備之一，并且是變電站主要噪聲源設(shè)備是研究的重點，因此變壓器的噪聲問題一直是設(shè)計人員關(guān)注的重點。
本文根據(jù)GB/T1094.10變壓器聲級測定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合變壓器額定負載運行工況，基于ANSYS Workbench平臺實現(xiàn)了變壓器噪聲分析，從而在噪聲產(chǎn)生機理上進行深入研究，不僅可以在變壓器設(shè)計階段預(yù)估噪聲值，還可以為有效降低變壓器噪聲提供科學(xué)依據(jù)。
2 噪聲分析理論基礎(chǔ)
2.1 電磁分析基礎(chǔ)
電磁場理論由麥克斯韋方程組（如下圖所示）來描述。
求解方法上，數(shù)值法優(yōu)于解析法，近年來電磁場數(shù)值解法在工程及科學(xué)研究上的應(yīng)用也越來越廣泛和高效。
電磁場的數(shù)值分析和計算通常歸結(jié)為求微分方程的解，對于偏微分方程，輔助邊界條件和初始條件即可獲得方程的定解。
ANSYS Maxwell 采用有限元法，將求解區(qū)域離散化為”單元“，采用Maxwell方程進行求解。
2.2 結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)
通過電磁場分析得到鐵芯和繞組所受的電磁力分布，對其進行傅里葉變換，可以得到電磁力各諧波分量的幅值和相位角大小，將其作為簡諧激勵源，進行結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)分析。
諧響應(yīng)分析的運動控制方程為：
其中假設(shè)F和u做簡諧變化，則：
2.3 噪聲分析基礎(chǔ)
采用聲學(xué)有限元法求解聲學(xué)Helmholtz方程來計算聲場。
展開 基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
下面介紹一下基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析：
電動機與發(fā)電機等電力設(shè)備的噪聲起因很多，有電磁振動噪聲、機械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細介紹如何將作用在定子上的瞬態(tài)電磁力作為結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析的載荷計算振動噪聲。
1.電磁模型建立與分析
圖1 電機模型
電機的電路模型如圖2所示。
圖2 電機電路模型
1）啟動Workbench。在Windows XP下單擊“開始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進入Workbench后，單擊工具欄中的按鈕，將文件保存為“zhendongzaosheng.wbpj”，單擊Getting Started窗口右上角的（關(guān)閉）按鈕將其關(guān)閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項目A，如圖3所示。
4）雙擊項目A中的A1欄進如RMxprt電機設(shè)置平臺，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機類型選擇對話框中單擊Generic Rotating Machine選項，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開 基于Ansys的汽車氣動噪聲數(shù)值仿真分析實例
計算結(jié)果與分析
由于車速超過100km/h，氣動噪聲比較明顯，所以我們選擇車速100km/h和140km/h作對比。
用CFX軟件作求解器和后處理工具，從圖2可以看出，后視鏡區(qū)域、車頭、頂蓋、輪胎處及側(cè)圍后部是聲壓比較大（大于75dB）的地方，車身表面聲壓的峰值81dB。從圖3可以看出，后視鏡區(qū)域、車頭、前擋風(fēng)玻璃、頂蓋、B柱、C柱、輪胎處及側(cè)圍后部是聲壓比較大（大于75dB）的地方，車身表面聲壓的峰值84dB。相比前一種工況，聲壓較大的區(qū)域擴大了，聲壓的峰值提高了3dB。
圖2 車身表面聲壓圖（u=100km/h）
圖3 車身表面聲壓圖（u=140km/h）
結(jié) 論
通過分析可以看出，噪聲較大的區(qū)域多發(fā)生在氣流分離，湍流運動比較劇烈的地方，因此優(yōu)化外形設(shè)計，減少突出物對氣流分離的影響是降低氣動噪聲的重要方法。
不同速度下，車身表面聲壓的分布圖，可以比較直觀地看到車身表面聲壓較大的地方。車速提高了40km/hr，聲壓的峰值提高了3dB。
展開 
電機設(shè)計 | 利用Ansys Motor-CAD NVH調(diào)諧分析噪聲、振動和聲振粗糙度（內(nèi)含演示視頻）
本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》
作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應(yīng)用工程師
編輯整理：王楊 | Ansys 主任應(yīng)用工程師
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設(shè)計與性能的關(guān)鍵因素。過高的NVH會導(dǎo)致產(chǎn)品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設(shè)計早期階段解決NVH挑戰(zhàn)至關(guān)重要，以避免設(shè)計階段后期出現(xiàn)重大NVH問題。
電機NVH分析本質(zhì)上是一個結(jié)合了電磁和機械分析的、復(fù)雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結(jié)構(gòu)組件（如定子）之間的相互作用。因此，全面了解電機的電磁和機械屬性對于準(zhǔn)確預(yù)測其NVH性能至關(guān)重要。
Ansys Motor-CAD電機設(shè)計工具是一款專用解決方案，可用于在整個扭矩-速度范圍內(nèi)對電機進行多物理場仿真。利用該工具，用戶能夠在同一個用戶界面中評估電磁、熱和機械性能。將電磁和機械模塊集成到Motor-CAD軟件中，可實現(xiàn)快速NVH分析，從而促進電機設(shè)計的迭代優(yōu)化。這種方法使用戶能夠調(diào)整關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)（例如繞組配置、轉(zhuǎn)子和定子幾何結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)材料），并快速評估其對NVH性能的影響。此外，這種靈活性有助于用戶在性能、成本和NVH特性之間實現(xiàn)最佳平衡。
為了進行快速NVH分析，Motor-CAD軟件使用一種分析機械模型，將定子幾何結(jié)構(gòu)簡化為簡單的環(huán)形結(jié)構(gòu)。然而，其在剛度計算方面有局限性。例如，當(dāng)齒底較寬時，就會發(fā)生這種情況——如圖1所示，齒部幾何結(jié)構(gòu)會影響定子軛剛度。
圖2比較了未調(diào)諧的Motor-CAD等效輻射功率（ERP）水平與圖1所示電機在Ansys Mechanical結(jié)構(gòu)有限元分析（FEA）軟件中的結(jié)果。
展開 【12月4-5日 上海】ANSYS官方培訓(xùn)—電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
培訓(xùn)背景
電機，特別是現(xiàn)代高效能電機和新型永磁電機，作為工業(yè)領(lǐng)域最為重要的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，其直接/間接用電量占到了工業(yè)領(lǐng)域總用電量的近75%，如何在電機方案設(shè)計前期有效提升產(chǎn)品的效率？如何在保證效率的同時綜合提升電機的散熱性能指標(biāo)？如何優(yōu)化電機振動和噪音？如何盡可能的壓縮產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品的開發(fā)成本？上述問題嚴重制約著電機研發(fā)、設(shè)計企業(yè)和研究院所的長期穩(wěn)定發(fā)展，以及產(chǎn)品的核心競爭力提升。
為了推進中國電機設(shè)計企業(yè)和院所的產(chǎn)品設(shè)計能力提升、解決電機設(shè)計工程師在實際設(shè)計中面臨的工程問題；同時，也為了讓廣大電機設(shè)計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS電機多物理場耦合分析高級功能， ANSYS公司（原廠）特定于12月4日在上海開辦 “電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）”專題班，幫助您全面了解ANSYS軟件最新功能與使用技巧，解答您在軟件使用中的疑惑與問題，并將上述軟件的各項功能靈活高效地應(yīng)用于仿真中，解決目前一些研究熱點中的仿真難題，提升高效電機產(chǎn)品研制和設(shè)計效率。
培訓(xùn)合格者發(fā)放ANSYS技術(shù)培訓(xùn)認證證書。
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