載荷識別
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
載荷識別的視頻教程
載荷識別的實例教程
圖 3 等效點聲源識別
以上各種聲源識別方法都能幫助仿真工程師構建從聲源定義到振動噪聲傳播路徑模擬再到響應計算的完整流程。上述流程中，也可以使用仿真得到的振動或者噪聲結果進行等效聲源的推導。
基于振動測試結果反推結構載荷
這一期，我們將介紹第一種振動識別方法：基于振動測試結果反推結構載荷。其他識別方法將在后續的文章中加以介紹。
當我們遇到產品振動或輻射噪聲超標，需要進行優化設計時，在載荷未知而只有結構有限元模型的情況下，很難定量的評估結構優化的效果。如果能夠獲得實際的載荷，并用于新的設計方案的仿真分析和驗算，是非常有工程意義的。
自Actran 2023.2版本以來，新增了Equivalent BC analysis分析功能，旨在根據振動或噪聲的測量值求解結構力或聲源載荷強度。這種分析包括兩個步驟，整合了Actran常規分析功能與載荷反推功能：
（1）提取每一種載荷（contributor）對目標測點響應的傳遞函數。
（2）根據目標測點響應的輸入值，利用反推算法基于上述傳遞函數計算等效載荷的幅值和相位信息。
因此，在使用這一種振動識別方法時，需要已知結構的有限元模型或模態，并能準確的定義結構在工作狀態下的載荷形式（集中力/分布力/壓力等），但載荷大小未知。通過結構振動表面的測試結果反推載荷強度。反推出的載荷可用于進一步的結構優化和噪聲評估。
詳細的流程如下：
（1）獲得實驗測試的加速度數據。
（2）基于振動有限元模型定義(Equivalent BC)等效載荷反推模型，為每個結構載荷設定一個“假”的數值并添加至對應的contributor中。
（3）Actran將計算每一個contributor到加速度測點之間的傳遞函數，并結合實驗測試數據計算每個貢獻者的載荷強度，同時輸出所有結構單元的振動響應及模態參與因子。
展開 模型底端銷孔位置施加fixed約束，其余兩個銷孔，沿著坐標軸X和Y分別施加單位載荷，基本流程如圖4所示。
圖4 Ansys Mechanical單位載荷分析過程
（2）連桿測試預分析
將包含連桿單位載荷計算的結果文件導入True-Load/Pre-Test中，進行應變片貼片位置預分析，如圖5所示。規劃出6個應變片最佳位置，用于識別連桿真實載荷。載荷識別過程中，載荷識別條件數C(Condition Number)極為重要，需要保證載荷識別條件數C的數值小于100。
最終確認應變片貼片位置后，把應變片在連桿上的位置坐標導出，并保存在*.csv文件中。實際現場試驗中要嚴格按照csv文件中保存的坐標信息進行應變片貼片。
圖5應變片測試預分析
（3）連桿載荷識別
現場試驗做完后，保存應變測試結果。把包含連桿應變片位置信息的*.tld文件，及應變實際測試數據，導入True-Load/Post-Test中，進行載荷識別。生成HTML分析報告，包括圖6所示四個載荷步結果，圖7所示載荷識別誤差（均方根差），圖8所示實測應變與識別載荷加載到連桿上的應變之間的誤差等內容。同時程序會自動生成*.tfu文件，然后導出包含真實載荷結果的*.csv文件。
展開 在某一載荷下結構進入整體或局部區域的全域屈服后，變形將無限制地增大，結構達到了它的極限承載能力，這種狀態即為塑性失效的極限狀態，這一載荷即為塑性失效時的極限載荷。
一、問題描述
軸的直徑為D = 10 mm，長度L = 40 mm。假設材料為理想彈塑性材料，扭轉剪切屈服強度200 MPa，彈性模量E = 200 GPa，泊松比μ = 0.3。計算圓軸扭轉的極限扭矩。
二、塑性極限扭矩的解析解
參考文獻：劉鴻文. 材料力學 II (第6版) [M]. 北京: 高等教育出版社, 2017: 241-244.
三、剪切強度與第三、第四強度理論的關系
四、從不收斂的結果中識別塑性極限載荷
五、操作步驟
1．進入ANSYS
程序 → ANSYS → ANSYS ProductLauncher → 改變working directory到指定文件夾 → 在job name輸入：file → Run。
2．定義單元屬性
（1）單元類型：Main Menu >Preprocessor>Element Type >Add/Edit/Delete→Add→在左列表框中選擇Beam，在右列表框中選擇2 node 188→OK。
（2）橫截面截面：Main Menu >Preprocessor>Sections >Beam >CommonSections →ID：輸入1；Sub-Type：選擇實心圓形截面；R：輸入5；N：輸入24；T：輸入12 →Meshview →OK。單位采用mm、N和MPa。
展開 LMS公司傳遞路徑(TPA)技術高級培訓班
傳遞路徑分析技術(TPA)是NVH工程的重要技術，主要用于載荷識別和貢獻量分析。為滿足國內用戶對掌握TPA技術原理及應用的要求，LMS國際公司特邀比利時專家在上海舉辦為期兩天的TPA技術高級培訓班。
此次培訓旨在講解如何在車輛研發過程中利用TPA技術診斷振動噪聲。內容涵蓋經典TPA方法到快速準確的最新工作TPA技術。
在為期兩天的TPA培訓課程中，將向您全面介紹車輛研發過程中進行聲振優化的挑戰和相應的解決方案。通過此次培訓，您不僅能夠清楚地了解各種TPA分析技術的優勢與應用范圍，而且可以完整掌握利用TPA進行測量和分析的步驟，包括：創建TPA分析模型、結構測試和運行測試、載荷識別和貢獻量分析。
相關信息：
主講人：Luc Plumy
時 間：2013年11月12日-11月13日
地 點：上海市 嘉定區 曹安公路4800號，同濟大學風洞研究中心大樓（ 汽車學院 ）B101室
培訓費：非客戶：1800元/人;客戶：1200/人。（含資料和午餐，住宿自理）
會議注冊：11月12日（星期二） 8:30～9:00，課程安排每日9:00-17:00
報名截止日期：2013年11月8日
咨詢電話：020-89231763 李瓚 女士
主講人介紹：
Luc Pluym（路克）：畢業于比利時魯文大學，曾經參與LMS公司振動噪聲試驗分析軟件原程序的編寫，現在中國負責技術支持領導工作。具有豐富的模態分析工程經驗，中文流利?，F任LMS China試驗技術專家。
展開 通過數字孿生體模型，可以實現全面監控系統的關鍵參數，分析系統在非常規條件下的各種性能，如惡劣工作環境、存在加工誤差、沖擊載荷工況等。利用數字孿生體模型進行虛擬化測試，縮短了測試和分析的時間，降低了測試和分析的成本，并可以根據虛擬化測試結果優化試驗參數。因此建立機械產品關鍵零部件（如連桿）的數字孿生體模型，就具有十分重要的意義。
圖1為實現連桿數字孿生體模型的技術路線，主要分為載荷識別、模型降階和數字孿生體模型部署三部分。本文主要介紹了利用ANSYS Twin Builder和ANSYS Deployer軟件建立連桿數字孿生體模型并部署。在ANSYS Twin Builder中，集成了連桿載荷識別ROM和應力/變形場的Static ROM兩個降階模型，運行調試后編譯生成twin模型，并輸出twin文件。在ANSYS Deployer中，建立連桿數字孿生體模型并編譯輸出的twin文件和輸入應變csv文件，生成用于實時計算的可執行SDK文件夾。
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載荷識別的最新內容
包含基本項目數據：工程師可以根據監管或客戶特定文檔要求，整合模型描述、識別的單元、載荷摘要和標準圖。對于多載荷工況，其會按作業、載荷或選擇自動組織結果，從而實現結構化的數據展示。
改進的結果組織方式：結果可以根據載荷或選擇進行排序，使工程師能夠按照最相關的順序展示結果。
上期文章我們介紹了基于振動測試結果反推結構載荷，點擊可查看《Actran聲源識別方法連載（一）：結構載荷識別》。這一期，我們將介紹第二種聲源識別方法：基于噪聲測試的薄膜模態表面振動識別方法。通過實際工作狀態下的聲音測量數據結合聲源結構表面的空氣薄膜模態，反推出各階薄膜模態的參與因子，從而了解聲源表面的真實振動情況。
圖 4 振動載荷識別及噪聲預測的仿真流程圖
由此可見，上述流程不僅完善了整個仿真過程，讓工程師不再僅依賴傳遞函數或模態進行結構優化，而能夠基于實際載荷進行量化物理機理分析并開展優化設計，評估優化方案的實際效果。
國內工程機械領域的某領先企業使用Actran載荷反推功能進行了卷揚機的噪聲優化。
[3] 曾俊瑋，季元進，任利惠，等.融合一維卷積神經網絡和雙向門控循環單元的APM車輛輪胎徑向載荷識別方法[J].中國機械工程，2023,34(3):359-368.
True-Load 是一款基于實測應變進行載荷識別的軟件，該軟件主要功能包括測試預分析和載荷識別分析。測試預分析決定如何有效地布局應變片的位置和方位；載荷識別分析則是根據少量的實測應變時間歷程數據和有限元單位載荷模型結果，準確地識別出有限元模型相應的“真實”時間歷程載荷譜。
需要研究全任務流程載荷與力學環境激勵源作用機理，揭示動態載荷與力學環境的傳播規律，形成適用于重復使用運載火箭的外激勵表征—動載荷識別—響應預示至載荷與力學環境條件設計能力。
研究復雜構型氣動力熱環境高精度預示方法，揭示氣動力熱物理效應和流動機理，發展適用的數值計算方法和力熱環境高精度預示模型，縮小天地差異。
在Simcenter3D整車路噪仿真建模過程中，輪胎、內飾車身等部件可以采用真實的試驗測試數據來代替；需要詳細優化設計的副車架/轉向架、懸置等系統，可以分別采用有限元仿真模型與彈簧阻尼單元來模擬；路面載荷可以采用基于試驗數據的載荷識別技術得到，最后利用Simcenter3D系統級NVH和混合建模技術預測整車的路噪水平，并對副車架及懸置參數進行快速優化。
載荷識別
指分析和確定振源的性質（是有規律的還是隨機的？是定力還是定運動？等等）、傳播途徑及振源施加在系統上的載荷譜（即載荷的時間歷程）。載荷識別也叫環境預測，它可為分析系統的動力響應和振動原因等提供數據。大型結構承受的載荷非常復雜，很難直接測定，但可以通過結構的響應信號和系統已知的數學模型來反推系統承受的載荷，再根據各種工況下得出的數據進行統計和綜合，最終得到載荷譜。
、載荷導入、連接創建、約束設 置、分析模型創建及后處理等。
True-Load軟件基于該性質對線性響應的結構進行載荷識別，如果整體結構中存在局部非線性行為，如螺栓連接和焊縫區域局部塑形變形、結構中存在橡膠件等，該載荷識別方法仍然適用。
圖2 True-Load載荷識別原理
2、載荷識別流程
采用True-Load軟件實現工程機械中連桿載荷識別的過程，如圖3所示。
