中高頻振動噪聲分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
中高頻振動噪聲分析的視頻教程
Simcenter 3D電機(jī)振動噪聲分析
本視頻旨在進(jìn)行建立電機(jī)的聲場進(jìn)行振動噪聲的分析，采用Simcenter 3D建立聲場，將電機(jī)的電磁力映射到電機(jī)結(jié)構(gòu)定子齒端進(jìn)行分析。結(jié)合官方教程具體操作請看視頻。
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電機(jī)振動噪聲分析
RMxpt創(chuàng)建電機(jī)模型 Maxwell中計(jì)算磁場力計(jì)算 Maxwell提取時(shí)域集中力 Maxwell頻域?qū)嵅刻摬苛Φ奶崛?Harmonic進(jìn)行諧響應(yīng)分析，計(jì)算頻率響應(yīng) harmonic-acoustics計(jì)算振動噪聲
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中高頻振動噪聲分析的實(shí)例教程
摘要： 能量有限元方法是一種以能量密度為基本變量的數(shù)值計(jì)算方法，既能克服有限元（FEA）方法在中、高頻分析時(shí)彎曲波在結(jié)構(gòu)中傳播，要求小尺寸網(wǎng)格引起計(jì)算效率低以及結(jié)構(gòu)模態(tài)密集導(dǎo)致的頻率上限的問題；又能改善統(tǒng)計(jì)能量法（SEA）丟失子系統(tǒng)空間特征信息的問題。本文以能量有限元理論為基礎(chǔ)，建立船舶能量有限元計(jì)算模型，采用國產(chǎn)自主商用軟件ProNas，對復(fù)雜激勵下船舶各艙室產(chǎn)生的中高頻結(jié)構(gòu)噪聲及空氣噪聲進(jìn)行仿真計(jì)算，得到船舶各艙室聲壓級，并利用ProNas后處理功能顯示激勵源及傳遞路徑處的能量分布云圖。據(jù)此，對不滿足噪聲目標(biāo)的艙室進(jìn)行聲學(xué)優(yōu)化，最終解決了大型實(shí)際船舶工程的中高頻振動噪聲預(yù)測與控制問題。
關(guān)鍵詞： 能量有限元；船舶；中高頻振動噪聲；ProNas軟件；聲學(xué)優(yōu)化
1. 引言
結(jié)構(gòu)中高頻噪聲的控制一直以來都是各工業(yè)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)問題，相比其它工業(yè)產(chǎn)品，船舶結(jié)構(gòu)復(fù)雜、艙內(nèi)環(huán)境更加獨(dú)特[1]：船舶結(jié)構(gòu)形式縱橫交錯，艙室眾多，噪聲誘因復(fù)雜，聲源品種繁多密集，噪聲強(qiáng)度較大；船舶結(jié)構(gòu)中的振動噪聲問題基本都在中高頻范圍；結(jié)構(gòu)噪聲與空氣噪聲可以相互轉(zhuǎn)化。以上這些特點(diǎn)，使得船舶噪聲控制起來十分困難。并且，國際海事組織（IMO）出于對船艇人員舒適性和健康的考慮，2014年簽訂生效的《船上噪聲等級規(guī)則》，對船上振動和噪聲指定了更嚴(yán)格的限制，與原有規(guī)則相比，要求居住區(qū)部分艙室聲壓級降低5dB(A)，這就要求船舶工程設(shè)計(jì)人員需要采取更加有效的控制手段來降低船舶噪聲。
目前，噪聲預(yù)測的理論體系相對完善，并已將理論應(yīng)用于大量實(shí)際工程中。按激勵源頻率及具體工業(yè)產(chǎn)品，可將振動和噪聲的問題劃分為低頻、中頻及高頻。
展開 目前，噪聲預(yù)測的理論體系相對完善，并已將理論應(yīng)用于大量實(shí)際工程中。按激勵源頻率及具體工業(yè)產(chǎn)品，可將振動和噪聲的問題劃分為低頻、中頻及高頻。低頻結(jié)構(gòu)的響應(yīng)具有確定性，工程中常用的數(shù)值方法有：有限元法（FEM）、邊界元法（BEM）；理論上，上述兩種方法可計(jì)算任意結(jié)構(gòu)、任意頻率下的振動場。實(shí)際中，隨著頻率上限閾值增大，為了能準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)的振動特性，通常需要劃分單元的網(wǎng)格長度要遠(yuǎn)低于結(jié)構(gòu)中彎曲波的波長；這樣隨著頻率的增加，結(jié)構(gòu)彎曲波波長變小，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格需要進(jìn)一步細(xì)化，對計(jì)算資源要求變高；且中高頻范圍的結(jié)構(gòu)模態(tài)密集，重疊交錯，響應(yīng)表現(xiàn)出不確定性，具有了統(tǒng)計(jì)的概念。因此，有限元和邊界元就不再適合解決中高頻問題。
近年來，統(tǒng)計(jì)能量分析（SEA）用于解決中高頻問題，且模態(tài)越密集，其計(jì)算精度就越高。但統(tǒng)計(jì)能量分析不能保證子系統(tǒng)的空間變量信息的完整性[2]，難以精確預(yù)示子系統(tǒng)內(nèi)能量密度分布[3]且子系統(tǒng)的劃分需要一定的經(jīng)驗(yàn)，不易進(jìn)行實(shí)際結(jié)構(gòu)形態(tài)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[4]，模態(tài)密度及耦合因子的準(zhǔn)確與否直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確度[5-6]。所以為了更好的控制中高頻噪聲，就需要有更好的理論方法。
能量有限元法[7](EFEA)是一種預(yù)測中高頻動響應(yīng)的新方法，它是以波動理論為基礎(chǔ)，將結(jié)構(gòu)離散化，在單元之間建立能量密度關(guān)系式，從而求解得到所有節(jié)點(diǎn)的能量密度；在實(shí)際計(jì)算中，節(jié)點(diǎn)個數(shù)較多，計(jì)算效率較低難度很大。ProNas能量有限元是在統(tǒng)計(jì)能量分析及能量有限元理論的基礎(chǔ)上，以有限單元為研究對象，利用有限體積法及差分法推導(dǎo)出得類似于SEA的理論方程，聯(lián)立求得每個有限單元的能量密度。
展開 培訓(xùn)日程：
培訓(xùn)時(shí)間：8月14-15日
培訓(xùn)地點(diǎn)：武漢市江夏區(qū)華工園二路1號2樓北京廳
面向人群：具備有限元基礎(chǔ)的工程技術(shù)人員
培訓(xùn)目標(biāo)：
? 了解關(guān)于Marc非線性熱、熱-機(jī)耦合方面的基本理論；
? 基本掌握Marc前后處理器mentat功能，熟悉mentat的操作界面；
? 掌握熱及熱機(jī)耦合仿真流程及操作；
? 掌握Marc中材料非線性，接觸非線性和熱相關(guān)性設(shè)置和定義方法;
? 掌握熱-機(jī)耦合復(fù)雜案例的特殊設(shè)置及操作模式。
培訓(xùn)費(fèi)用：培訓(xùn)免費(fèi)，上機(jī)培訓(xùn)參加請自帶電腦
培訓(xùn)咨詢：宋老師15221868509
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本次培訓(xùn)重點(diǎn)針對Actran虛擬SEA方法和特點(diǎn)進(jìn)行講解，介紹Actran SEA中高頻噪聲案例，以及從低頻有限元方法到高頻統(tǒng)計(jì)能量方法的全頻段完整仿真計(jì)算流程，同時(shí)講解Actran內(nèi)飾&風(fēng)噪等仿真模擬策略。本次培訓(xùn)以實(shí)操為基礎(chǔ)，結(jié)合真實(shí)案例，手把手幫您解鎖Actran中高頻噪聲仿真關(guān)鍵技術(shù)。
培訓(xùn)日程：
培訓(xùn)時(shí)間：8月28-29日
培訓(xùn)地點(diǎn)：上海市松江區(qū)云振路410號創(chuàng)智中心4號樓6F培訓(xùn)教室
面向人群：航天航空、船舶、汽車等結(jié)構(gòu)分析工程師、聲學(xué)分析工程師，以及其它行業(yè)想要了解高頻噪聲問題及特點(diǎn)并利用仿真加以改善的工程人員。
培訓(xùn)費(fèi)用：培訓(xùn)免費(fèi)，上機(jī)培訓(xùn)參加請自帶電腦
培訓(xùn)咨詢：馬老師18221799218
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展開 導(dǎo)讀：如何有效解決中高頻噪聲問題目前仍是學(xué)術(shù)界和工程應(yīng)用領(lǐng)域的難題之一。在當(dāng)前解決中高頻噪聲的幾種主要理論方法中，ProNas能量有限元方法作為一種全新的可行有效的中高頻噪聲控制理論，具有較強(qiáng)的理論和應(yīng)用價(jià)值。
安世亞太基于ProNas能量有限元方法，聯(lián)合國際最先進(jìn)的中高頻專家資源共同開發(fā)了擁有國內(nèi)自主軟件著作權(quán)的中高頻噪聲仿真分析軟件ProNas，助力解決中高頻噪聲控制難題。本期結(jié)合案例介紹ProNas軟件的功能和優(yōu)勢，以及ProNas是如何幫助用戶解決中高頻噪聲問題的。
概述
ProNas軟件是能量有限元分析（EFEA）和統(tǒng)計(jì)能量分析（SEA）領(lǐng)域的代表性解決方案。ProNas混合EFEA-SEA技術(shù)和基于能量有限容積算法的工程開發(fā)與應(yīng)用，代表著振動噪聲工程界新一代的前沿技術(shù)。
在物理樣機(jī)制造之前，利用ProNas軟件對設(shè)計(jì)的虛擬樣機(jī)進(jìn)行振動噪聲預(yù)測，以達(dá)到降低產(chǎn)品成本、縮短開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量，并降低產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)的目的。同時(shí)，在物理樣機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)的過程中，可應(yīng)用該軟件進(jìn)行大量的靈敏度分析和整個系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)激勵或聲場激勵下廣譜的隨機(jī)噪聲振動評估。
ProNas軟件建模靈活、計(jì)算效率高，具有寬泛的阻尼和耦合強(qiáng)度適用范圍和簡單易學(xué)的用戶操作界面，非常適用于結(jié)構(gòu)聲學(xué)問題的可行性研究、靈敏度分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)等。
展開 噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）(在~20Hz-20kHz之間)的常見術(shù)語。引起這些振動的力可以來自許多來源。對于電機(jī)來說，這些力可能是驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸的磁力，也可能是更大的驅(qū)動系統(tǒng)的一部分，比如軸承和/或齒輪。
圖1 汽車NVH示意圖
噪聲是電機(jī)的一個熱門話題，而諸如重量和成本降低等競爭性需求會帶來工程挑戰(zhàn)，如果不加以解決，可能會影響客戶滿意度和產(chǎn)品接受度，使用ANSYS工具將為如何全面解決電機(jī)噪聲提供工程指導(dǎo)。
1. 問題分析
本例以永磁同步電機(jī)模型為例。在Maxwell 2D中，利用該電機(jī)的1/8模型，計(jì)算定子內(nèi)表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進(jìn)行該電機(jī)三維定子的諧響應(yīng)分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進(jìn)行三維聲場分析。在Workbench中，Maxwell中計(jì)算的定子內(nèi)表面徑向和切向磁拉時(shí)域力密度分布，作為激勵源，耦合到Mechanical 中進(jìn)行頻域的諧響應(yīng)分析；諧響應(yīng)分析的結(jié)果，作為激勵耦合到ANSYS Harmonic Acoustic 中，作為噪聲分析的激勵。
幾何模型
圖2 模型示意圖
材料參數(shù)
，仿真過程中使用的材料為默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼
2. 電磁力計(jì)算
圖3 1/8電機(jī)模型
分析模型為 Prius 電機(jī)的二維分析模型，建立Maxwell 2D分析流程。
打開【W(wǎng)orkbench】->【Toolbox】->【Analysis Systems】，添加一個Maxwell 2D分析系統(tǒng)。
展開 
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中高頻振動噪聲分析的最新內(nèi)容
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(jī)設(shè)計(jì)與性能的關(guān)鍵因素。過高的NVH會導(dǎo)致產(chǎn)品壽命縮短
在風(fēng)電設(shè)備測試、工程機(jī)械總裝、重型工裝定點(diǎn)等工業(yè)場景中，T型槽鐵地板常年面臨重載沖擊、高頻振動、多工況切換等“狠活”挑戰(zhàn)。越是嚴(yán)苛的作業(yè)環(huán)境，越能凸顯其核心價(jià)值——始終穩(wěn)定“拿捏”精度與承重雙重核心需求。作為工業(yè)基礎(chǔ)裝備的“硬核擔(dān)當(dāng)”，T型槽鐵地板為何能在端工況下保持穩(wěn)定？本文結(jié)合T型槽鐵地板、鑄鐵T型槽地板、重型T型槽鐵地板、高精度鐵地板、T型槽地基板等高頻關(guān)鍵詞，深解析其精度與承重的核心保障邏輯
電機(jī)NVH測試優(yōu)化：鑄鐵平臺在噪聲振動測試中的基礎(chǔ)作用
在新能源汽車、工業(yè)電機(jī)、家電電機(jī)等領(lǐng)域，NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）功能是評估電機(jī)品質(zhì)的核心指標(biāo)，直接影響產(chǎn)品舒適性、可靠性與市場競爭力。電機(jī)NVH測試的核心訴求是準(zhǔn)捕捉噪聲與振動信號，而測試基準(zhǔn)的穩(wěn)定性直接決定信號采集的真實(shí)性。鑄鐵平臺作為電機(jī)NVH測試臺的核心基礎(chǔ)部件，憑借高剛性、低振動、強(qiáng)抗干擾的特性，為噪聲振動測試搭建穩(wěn)定基準(zhǔn)
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機(jī)設(shè)計(jì)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(hù)成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設(shè)計(jì)階段早期解決NVH挑戰(zhàn)至關(guān)重要，以避免設(shè)計(jì)階段后期出現(xiàn)重大NVH問題。
電機(jī)NVH分析本質(zhì)上是一個結(jié)合了電磁和機(jī)械分析的、復(fù)雜的多物理場問題——因?yàn)殡姍C(jī)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(jī)的電磁和機(jī)械屬性對于準(zhǔn)確預(yù)測其NVH
培訓(xùn)日程：
培訓(xùn)時(shí)間：8月14-15日
培訓(xùn)地點(diǎn)：武漢市江夏區(qū)華工園二路1號2樓北京廳
面向人群：具備有限元基礎(chǔ)的工程技術(shù)人員
培訓(xùn)目標(biāo)：
? 了解關(guān)于Marc非線性熱、熱-機(jī)耦合方面的基本理論；
? 基本掌握Marc前后處理器mentat功能，熟悉mentat的操作界面；
? 掌握熱及熱機(jī)耦合仿真流程及操作；
? 掌握Marc中材料非線性，接觸非線性和熱相關(guān)性設(shè)置和定義方法
汽車電動化、智能化、綠色化發(fā)展已成為全球各國應(yīng)對氣候變化、實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的共同選擇。在此背景下，新能源汽車持續(xù)高速發(fā)展。電池包作為新能源汽車的“心臟”，是其主要動力來源，直接影響車輛的續(xù)航里程與行駛安全。電池包結(jié)構(gòu)的安全可靠性對新能源汽車至關(guān)重要，同時(shí)也是衡量新能源汽車產(chǎn)品競爭力的重要指標(biāo)之一。
圖1 新能源汽車電池包結(jié)構(gòu)示意圖
汽車在路面行駛時(shí)，會遭遇到較為復(fù)雜的路面工況，比如顛簸路
MSC Nastran具備靜力學(xué)、動力學(xué)、非線性、優(yōu)化、氣彈等功能全面的結(jié)構(gòu)分析功能，在航空、汽車、船舶等各個行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。MSC Nastran采用的數(shù)值計(jì)算方法是有限元理論，在中低頻段結(jié)構(gòu)振動分析方面有多年的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。但是有限元方法自身要求一個空間波長范圍內(nèi)至少有六個到八個以上的單元，這也就導(dǎo)致了有限元方法在面對中高頻振動分析時(shí)，需要將結(jié)構(gòu)網(wǎng)格尺寸設(shè)置的非常小才能滿足上述要求
<p class="ql-align-center"><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-link" data-title="點(diǎn)擊這里，即可報(bào)名" data-link="https://app.ma.scrmtech.com/meetings-api/sapIndex/SapSourceData
MSC Nastran具備靜力學(xué)、動力學(xué)、非線性、優(yōu)化、氣彈等功能全面的結(jié)構(gòu)分析功能，在航空、汽車、船舶等各個行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。MSC Nastran采用的數(shù)值計(jì)算方法是有限元理論，在中低頻段結(jié)構(gòu)振動分析方面有多年的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。但是有限元方法自身要求一個空間波長范圍內(nèi)至少有六個到八個以上的單元，這也就導(dǎo)致了有限元方法在面對中高頻振動分析時(shí)，需要將結(jié)構(gòu)網(wǎng)格尺寸設(shè)置的非常小才能滿足上述要求
MSC Nastran具備靜力學(xué)、動力學(xué)、非線性、優(yōu)化、氣彈等功能全面的結(jié)構(gòu)分析功能，在航空、汽車、船舶等各個行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。MSC Nastran采用的數(shù)值計(jì)算方法是有限元理論，在中低頻段結(jié)構(gòu)振動分析方面有多年的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。但是有限元方法自身要求一個空間波長范圍內(nèi)至少有六個到八個以上的單元，這也就導(dǎo)致了有限元方法在面對中高頻振動分析時(shí)，需要將結(jié)構(gòu)網(wǎng)格尺寸設(shè)置的非常小才能滿足上述要求
