等效輻射功率
關注創建者：Dyna_User 創建時間：2022-02-10
等效輻射功率的視頻教程
板件等效輻射聲功率分析(ERP)
ERP全稱為等效輻射聲功率，在汽車開發中有著廣泛的應用。如在前期車身開發中，根據ERP分析結果可預測出車身相對薄弱區域，進而進行優化或加強，同時也為車身阻尼片分布提供一定的技術支持和指導。 附件模型供下載練習
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Hypermesh+optistruct之白車身ERP（等效輻射聲功率）分析
一、 工況介紹 二、ERP設置步驟 三、PARAM計算卡片設置 四、 ERP分析結果后處理 附件壓縮包文件（BIW_ERP_Demo.7z）供大家練習鞏固，包含內容如下： 10_BIW_ERP（Equivalent Radiated Power）等效輻射聲功率分析.pptx → 分析教程 10_BIW_ERP.nas → ERP分析頭文件（可直接提交計算） 10_BIW_ERP.bdf
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等效輻射功率的實例教程
聲學分析需要考慮聲固耦合或聲輻射技術，因為涉及到內場的聲固耦合分析或外聲場的輻射聲功率計算，雖然封閉聲場可以基于模態法減少計算時間，外聲場可以采用格林法或聲傳遞函數等方法減少計算時間，但是，聲學網格分網、聲固耦合計算還是要花費更長的計算時間，造成企業需要更大的硬件資源和更長開發周期。
在車輛開發前期的動力系統開發或車身開發中，我們可以通過抑制結構表面法向振動速度縮小輻射噪聲，同時，精確識別結構局部模態對輻射噪聲影響。利用ERP分析，可以在頻率響應分析中快速獲取特定激勵下部件與面板的最大潛在聲輻射數據，從而準確定位結構中聲輻射最大的區域。基于這一結果，可采取結構優化措施（如對鈑金件進行形貌優化）或增加阻尼片等方式，有針對性地抑制結構表面振動，進而有效降低結構振動產生的輻射噪聲。
等效輻射功率
等效輻射功率（Equivalent Radiated Power, ERP）分析作為一種表征結構振動聲輻射的計算方法，自2008年引入MSC Nastran軟件，經過多年開發與更新，功能與優勢如下：
? 支持分析類型：頻響分析和瞬態分析。
? 峰值點輸出：與PEAKOUT結合，支持系統自動識別峰值點，一步分析輸出或用戶自定義頻率輸出點。
? 支持模態貢獻率分析：將面板等效聲輻射分解到面板局部模態。
? 計算高效性：無需對流體媒質進行建模，計算速度快。
? 支持ERP輻射值為設計響應：基于ERP的優化對計算資源與時間的要求顯著低于聲學響應優化，適用于拓撲/幾何驅動的聲學設計。
? 阻尼表征能力：定義局部結構阻尼研究對ERP影響。
? 分析結果格式：csv、OP2、PCH、H5格式，展示和二次處理方便。
展開 下載地址：用ERP等效輻射聲功率在汽車NVH開發中的應
在諧響應計算結果中提取出隨轉速逐漸變化的36階和72階等效輻射功率，如圖4所示。
(a)36階
(b)72階
圖4 不同斜極方式下36階和72階諧響應結果
匯總不同斜極方式中36階和72階等效輻射功率的最大值，如表4所示。
表4 不同斜極方式的最大等效輻射功率 （dB)
通過對比諧響應的計算結果，可以發現：
(1) 隨著轉速的增加，每個階次的等效輻射功率均呈上升狀態，斜極方式不同，但均表現為72階最明顯，其次是36階，這與電磁力時空分離的結果相吻合，主要與電機的12極72槽配合有關。
(2) 對于不同斜極方式產生的等效輻射功率而言，轉子分段不斜極的效果最差，輻射功率最大值為110.08 dB，其次是單邊斜極、Z-Z型斜極，雙邊斜極的等效輻射功率最低,為85.39 dB，效果最優。
2.2.2 聲場分析
在上述諧響應計算結果的基礎上進行電機多轉速工況的噪聲仿真。建立電機聲場的仿真模型，在電機外表面構建1 000 mm的空氣包絡，并對其進行網格剖分、導入載荷和聲域求解設置，仿真計算得到電機的聲場結果。
展開 目前，通過計算等效輻射聲功率（ERP）來對機械系統進行振動噪聲分析已在 工程分析中被廣泛應用，其計算主要取決于對選擇的輻射表面速度響應的評估。通過計 算分析來獲得頻率響應的最大輻射功率。在汽車減速器中，齒輪隨著輸 入軸轉動發生嚙合，在齒輪嚙合的激勵作用下，減速器中各部件必然發生振動，振動引 起傳播介質的振動向外傳播，這種振動使得減速器外殼表面振動能量的一部分作為聲能輻射出去，而在多體動力學仿真工具RecurDyn的Acoustics 模塊中，就可以通過特定的面集和法向速度來計算等效輻射功率（ERP），計算公式如下：
RLF: 輻射損耗因子
C: 聲音速度
RHO: 介質材料的密度
Ai:單元面集
Vi:法向速度
在聲學模塊下，還可以通過Scope工具對振動進行時域、頻域分析，獲取等效輻射功率（ERP）在不同頻率下的響應，也可以通過Coutour云圖工具，確定整體結構中振動貢獻度較大的部分，并確定激發結構振動最大化的頻率。
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等效輻射功率的最新內容
圖2比較了未調諧的Motor-CAD等效輻射功率（ERP）水平與圖1所示電機在Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件中的結果。Motor-CAD解析模型可準確預測由三階力諧波激勵的第0階模態（膨脹模態）。然而，由于寬齒底對定子軛剛度的影響，它無法有效預測由二階力諧波分量激勵的第6階模態（六邊形模態）。
等效輻射功率
等效輻射功率（Equivalent Radiated Power, ERP）分析作為一種表征結構振動聲輻射的計算方法，自2008年引入MSC Nastran軟件，經過多年開發與更新，功能與優勢如下：
? 支持分析類型：頻響分析和瞬態分析。
? 峰值點輸出：與PEAKOUT結合，支持系統自動識別峰值點，一步分析輸出或用戶自定義頻率輸出點。
圖1：具有寬齒底的定子
圖2比較了未調諧的Motor-CAD等效輻射功率（ERP）水平與圖1所示電機在Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件中的結果。Motor-CAD解析模型可準確預測由三階力諧波激勵的第0階模態（膨脹模態）。然而，由于寬齒底對定子軛剛度的影響，它無法有效預測由二階力諧波分量激勵的第6階模態（六邊形模態）。
目前，我們支持四種外聲場分析方法：
等效輻射功率法（適合簡單場景）；
瑞利法（適用于有邊界問題）；
無限元法（大場景傳播）；
自適應匹配層法（用于不同區域聲阻分析）。
目前，我們支持四種外聲場分析方法：
等效輻射功率法（適合簡單場景）；
瑞利法（適用于有邊界問題）；
無限元法（大場景傳播）；
自適應匹配層法（用于不同區域聲阻分析）。
借助這種新的工作流程，工程師將能夠:
輕松檢查結構振動結果并計算等效輻射功率（ERP）
快速自動構建結構的聲學包面網格，并使用自動化步驟設置完整的聲輻射分析
深入分析結果并調查峰值噪聲水平的根本原因
■ 電機噪聲WM支持軸承載荷，并有其他更多改進
除了電磁載荷之外，軸承載荷現在還可以應用電機噪聲工作流。
小米CyberGear關節電機計算結果及仿真報告解讀
1 計算結果
額定工況點性能 額定工況云圖 額定工況轉矩曲線 最大轉矩工況云圖
短路電流曲線 效率MAP圖 T-N曲線 輸出功率MAP圖
穩態溫度分布圖 S2溫升包絡線 電磁力密時空分解圖等效輻射聲功率級瀑布圖
（注：以上圖片在推文中以橫屏滾動方式展現，單圖可點擊放大）
2 設計報告解讀
相反，將單極子等通用聲源來替代揚聲器作為車輛模型的一部分，可產生與實際揚聲器等效的聲輻射功率。不過另一方面，揚聲器產生的聲場具有明顯的指向性，聲學單極子無法準確表示。
負責這項工作的通用汽車高級噪聲和振動工程師 Wenlong Yang 表示：“通過這個項目，我們開始開發一種方法，來探索整車模型中AVAS 揚聲器的聲學指向性，并開發一種具有與物理揚聲器相同的聲音特性的虛擬揚聲器模型”。
相反，將單極子等通用聲源來替代揚聲器作為車輛模型的一部分，可產生與實際揚聲器等效的聲輻射功率。不過另一方面，揚聲器產生的聲場具有明顯的指向性，聲學單極子無法準確表示。
Mechanical中的聲學響應
在聲學、疲勞和優化分析中，結構振動被用于計算等效輻射功率(ERP)和聲壓水平。ERP計算用來估算結構噪聲，聲學響應是以聲壓級(SPL)表征其空氣聲傳播性能。表面振動通常會造成空氣中的聲壓水平發生改變，ERP可根據表面速度，給出輻射噪聲的結構近似值。完整聲學仿真可得到表示聲壓級的準確結果，以及反映方向性和單個麥克風響應的遠場結果。
