振動，噪聲，流體的案例
2017.03.21-南昌-振動噪聲測試及仿真技術(shù)交流會
振動噪聲測試及仿真技術(shù)交流會
2017年3月21日，南昌
會議亮點：
測試與仿真方案的完美結(jié)合
LMS解決方案如何助力產(chǎn)品NVH性能研發(fā)
適用于汽車、軌道交通、通用機械等行業(yè)
實地參觀華東交通大學(xué)實驗室
隨著噪聲和振動方面的法規(guī)要求日漸嚴格，NVH工程設(shè)計面臨的壓力也越來越大。為幫助國內(nèi)客戶提升振動噪聲測試和仿真技術(shù)的應(yīng)用水平，Siemens PLM Software將于3月21日在南昌舉辦專題技術(shù)交流會，我們的技術(shù)專家將介紹國外最新的NVH技術(shù)，并結(jié)合真實應(yīng)用案例和客戶的實際問題，與大家進行交流。
LMS測試解決方案是高速多通道數(shù)采系統(tǒng)與最完整的振動噪聲及疲勞耐久性測試的完美結(jié)合，不僅平衡了易用性與功能靈活性，還可以極大地提高測試設(shè)備的工作效率，在可用的實物樣機大幅減少的情況下，仍可獲得更全面可靠的試驗結(jié)果。
LMS振動噪聲仿真解決方案包括了從聲輻射到聲振耦合、從振動噪聲到流體噪聲、從部件到系統(tǒng)、從低頻到中高頻等一系列解決方案，幫助工程師快速建立精確的仿真模型，在物理樣機制造之前對其真實性能進行準確的仿真，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。此外，通過MBSE的傳動系扭振解決方案（包括傳動系扭轉(zhuǎn)、Gear Rattle、Booming等），工程師能夠掌握如何在早期設(shè)計階段，基于模型仿真的方法，進行NVH、動力總成匹配的方案設(shè)計。
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？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。
展開 汽車CAE仿真及試驗報告相關(guān)規(guī)范文件，總共115個文件，涵蓋結(jié)構(gòu)剛度、強度、振動噪聲、流體、熱等內(nèi)容
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電機振動噪聲的產(chǎn)生以及控制：振動和噪聲的來源
先從電機的噪聲說起，電機噪聲根據(jù)其產(chǎn)生機理的不同，大致可分為三類：電磁噪聲、機械噪聲和空氣動力噪聲
1
電磁噪聲
電磁噪聲來源于電磁振動，電磁振動由電機氣隙磁場作用于電機鐵心產(chǎn)生的電磁力所激發(fā)，而電機氣隙磁場又決定于定轉(zhuǎn)子繞組磁動勢和氣隙磁導(dǎo)。氣隙磁場產(chǎn)生的電磁力是一個旋轉(zhuǎn)力波，有徑向和切向兩個分量。徑向分量使定子和轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向變形和周期性振動，是電磁噪聲的主要來源；切向分量是與電磁轉(zhuǎn)矩相對應(yīng)的作用力矩，它使齒對其根部彎曲，并產(chǎn)生局部振動變形，是電磁噪聲的一個次要來源。還有很多設(shè)計和故障原因，也會造成電磁噪聲的增加，例如：鐵心飽和的影響；電網(wǎng)中的諧波分量；異步電動機斷條；裝配氣隙不均勻等等。電磁噪聲的大小與電機氣隙內(nèi)的諧波磁場及由此產(chǎn)生的力波的幅值、頻率和磁極數(shù)有關(guān)，也同定子的固有頻率、阻尼系數(shù)等密切相關(guān)。
2
機械噪聲
電機運轉(zhuǎn)部分的摩擦、撞擊、不平衡以及結(jié)構(gòu)共振形成機械噪聲，主要是軸承和換向引起的。電機軸承在繁重的工作狀態(tài)下運轉(zhuǎn)時，滾珠和外圈滾道相接處會發(fā)生彈性變形。滾道變形隨接觸處的變化呈周期性變化，產(chǎn)生振動和噪聲。軸承裝機后，內(nèi)外圈的配合及軸承游隙對電機噪聲也有一定的影響。
展開 
電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
噪聲分析
在 Workbench 的 Analysis System 窗口中，選擇Harmonic Acoustic建立噪聲分析模塊，如下圖所示。
圖9 噪聲分析流程圖
對電機定子建立外流場模型，形狀可以自行定義。然后將諧響應(yīng)分析的速度分布導(dǎo)入流場模型中定子外表面部分，并設(shè)定聲場分析邊界條件，如下所示。
圖10 導(dǎo)入諧響應(yīng)速度分布
圖11 噪聲分析邊界條件
圖12 SPL分布圖
6. 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
展開 電機振動噪聲建模分析：基于導(dǎo)入DXF轉(zhuǎn)子模型導(dǎo)入MANATEE的振動噪聲仿真分析
通過導(dǎo)入DXF文件與MANATEE的耦合可以更加方便，更加準確的進行電機電磁振動噪聲的仿真分析，為用戶提供了切實可行的解決方案。
文章來源：天源科技
LMS-Signature模塊/NVH（振動噪聲測試模塊） 附LMS 振動噪聲測試與分析系統(tǒng)下載
下載地址：LMS 振動噪聲測試與分析系統(tǒng)
LMS 結(jié)構(gòu)噪聲及流體噪聲解決方案
LMS 結(jié)構(gòu)噪聲及流體噪聲解決方案
流體噪聲分析
LMS SYSNOISE Rev5.6
LMS 結(jié)構(gòu)噪聲及流體噪聲解決方案
對于振動和噪聲問題,LMS擁有一整套快速而準確的解決方案. 諸如:結(jié)構(gòu)是如何振動的以及其輻射的噪聲是多少?客車內(nèi)的聲壓級是多少?運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的發(fā)動機產(chǎn)生的聲功率是多少?那一個結(jié)構(gòu)的振動或聲壓級是由隨機事件引起的或者是由周期事件引起的.
LMS提供了一系列的工具用于分析大多數(shù)的聲學(xué)問題.這些工具涵蓋了大多數(shù)的應(yīng)用面和頻率范圍.例如有限元、無限元以及邊界元用于結(jié)構(gòu)的聲振分析和聲輻射分析。其他一些特殊的工具用于聲音品質(zhì)分析和多層面板聲學(xué)分析。每一種工具都經(jīng)過長期的實際工程驗證，準確而穩(wěn)定并且同大多數(shù)的CAD軟件和CAE軟件緊密集成。
LMS-SYSNOISE已成為事實上的產(chǎn)品振動噪聲性能設(shè)計、優(yōu)化和解決問題的標準。從預(yù)測內(nèi)腔的噪聲到多結(jié)構(gòu)周圍的聲場進行估計，甚至是計算聲載荷下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，都可以應(yīng)用SYSNOISE來優(yōu)化你的產(chǎn)品的聲振性能。
經(jīng)過二十幾年的發(fā)展LMS－SYSNOISE已得到廣大用戶的認可，并在廣泛的領(lǐng)域得以驗證和應(yīng)用。對于計算內(nèi)腔噪聲、發(fā)動機或動力系統(tǒng)的聲輻射、水下設(shè)備的聲輻射、封閉分割體的聲傳遞損失、車門噪聲以及密封條等引起的噪聲是最為理想的工具。
LMS Virtual.Lab為研究產(chǎn)品的多學(xué)科功能品質(zhì)屬性提供了一個集成化的環(huán)境。LMS Virtual.Lab是基于LMS多年的工程經(jīng)驗和其領(lǐng)先的功能品質(zhì)分析工具而建立起來的多學(xué)科分析環(huán)境.它集成了業(yè)已證明的先進技術(shù)和產(chǎn)品比如LMS SYSNOISE、LMS GATEWAY、LMS DADS以及LMS FALANCS.創(chuàng)造建立了世界上獨一無二的功能品質(zhì)工程分析平臺.
展開 直播課程 | 機器學(xué)習(xí)在振動噪聲與氣動噪聲領(lǐng)域的應(yīng)用
01/直播主題&時間
機器學(xué)習(xí)在振動噪聲與氣動噪聲領(lǐng)域的應(yīng)用
12月23日（星期三）14:00~15:00
02/您所期待的內(nèi)容
基于機器學(xué)習(xí)的智能實時仿真
振動聲學(xué)與氣動聲學(xué)典型問題分析
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 機器設(shè)備噪聲測試的新方法--振動法測噪聲
一.引言
對機器設(shè)備噪聲測量最通常的方法是用聲級計進行聲壓級測量，然而在不少場合，這種人們十分熟悉的方法卻顯得無能為力。例如：在正在運行的多臺機器的機房里，需要測定各臺機器的噪聲時；或者要在生產(chǎn)成品的流水線上逐臺檢測每臺產(chǎn)品的噪聲時，都會由于其他聲源的影響以及反射聲的傳入使得聲級計無法顯示被測產(chǎn)品直接輻射的噪聲。隨著科技的發(fā)展，人們自然想到了聲強法。但是目前聲強法的測試儀器較貴，而且測試又較復(fù)雜，仍處于研究階段。于是，人們對聲波的測試開展了振動法的研究。希望通過測量機器表面振動量的方法來確定機器所輻射的噪聲量，通常稱為空氣噪聲的振動測試法。多年理論分析和應(yīng)用研究的結(jié)果表明，這是一種十分簡便而有效的方法。在十分惡劣的環(huán)境條件下，幾乎可以不受環(huán)境噪聲和反射聲的影響，用一種特殊計權(quán)的測振儀就可通過測定機器表面的振動量，來確定其噪聲輻射值。目前這種方法已成功地用于生產(chǎn)實際。
采用測振法在生產(chǎn)現(xiàn)場測試產(chǎn)品的噪聲是在其他方法都無法簡便、迅速、經(jīng)濟和準確的解決產(chǎn)品現(xiàn)場噪聲檢測的情況下而提出的。西德、美國等國家開展此項技術(shù)研究已有多年了，德國BBC公司花費了十幾馬克研究振動法，并成功地將此項技術(shù)用于接觸器的現(xiàn)場噪聲檢測上。美國經(jīng)過多年的研究，已在海軍MIL標準中規(guī)定用振動法測定微電機的噪聲。國際ISO標準化組織已公布了測振法標準技術(shù)文件。
我國是在七十年代末期開始探討測振法的。
展開 
整車電機振動噪聲：某混合動力汽車電機噪聲分析和降噪設(shè)計
以某開發(fā)過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象，針對其開發(fā)過程中出現(xiàn)的電機高頻噪聲過大問題，采取正向設(shè)計方法進行優(yōu)化，提升了該電機的NVH性能，其聲品質(zhì)有大幅提高。研究內(nèi)容對工程實際具有指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞
：混合動力電動汽車；NVH；電機
0 引言
混合動力電動汽車與傳統(tǒng)汽車相比結(jié)構(gòu)差異較大．傳動系統(tǒng)及其運行模式作了改變。致使整車的振動噪聲與傳統(tǒng)車相比具有新特點，傳動系統(tǒng)在不同模式下表現(xiàn)出不同的NVH問題【I‘]，使得振動噪聲的控制更為復(fù)雜。較低的背景噪聲使得原來傳統(tǒng)汽車中被掩蓋的噪聲凸顯出來，電機的高頻電磁噪聲會嚴重降低車內(nèi)噪聲的聲音品質(zhì)，同時降低乘坐舒適性。另外。電機的高扭矩和高轉(zhuǎn)速特性對齒輪系統(tǒng)的高頻嘯叫噪聲控制提出了新挑戰(zhàn)，電動汽車動力總成振動噪聲問題不單單是發(fā)動機和變速器的結(jié)構(gòu)噪聲和燃燒噪聲問題．傳動結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致發(fā)動機、電機、齒輪系統(tǒng)之間耦合振動更為復(fù)雜。目前針對電動汽車NVH研究的相關(guān)文獻較少。振動噪聲設(shè)計應(yīng)該是正向設(shè)計而不是逆向設(shè)計。振動噪聲問題應(yīng)該在設(shè)計階段就進行杜絕和優(yōu)化，而不是出廠和售后問題。文中以某開發(fā)過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象．對其開發(fā)過程中電機高頻噪聲過大問題進行正向設(shè)計，采取優(yōu)化措施。提升了該電機的NVH性能。其聲品質(zhì)有大幅提高，對工程實際有指導(dǎo)意義。
1 問題描述及NVH測試
該車型的動力傳動系由發(fā)動機、行星齒輪系統(tǒng)、主電機、電池組、后驅(qū)電機組成。樣車在試車階段純電動模式驅(qū)動。電機轉(zhuǎn)速6250r／min時，駕駛室存在高頻電磁噪聲，車內(nèi)噪聲主觀評價較差，聲品質(zhì)較差；另外起步階段電機的高頻電磁噪聲同樣較大。該電機為8極48槽(極對數(shù)p=4)同步電機，該混合動力汽車的動力傳動系簡圖如圖1所示。
展開 電機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、家電電機等領(lǐng)域，NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）功能是評估電機品質(zhì)的核心指標，直接影響產(chǎn)品舒適性、可靠性與市場競爭力。電
電機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、家電電機等領(lǐng)域，NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）功能是評估電機品質(zhì)的核心指標，直接影響產(chǎn)品舒適性、可靠性與市場競爭力。電機NVH測試的核心訴求是準捕捉噪聲與振動信號，而測試基準的穩(wěn)定性直接決定信號采集的真實性。鑄鐵平臺作為電機NVH測試臺的核心基礎(chǔ)部件，憑借高剛性、低振動、強抗干擾的特性，為噪聲振動測試搭建穩(wěn)定基準，是優(yōu)化NVH測試精度與效率的關(guān)鍵支撐。本文深解析鑄鐵平臺在噪聲振動測試中的基礎(chǔ)作用，融入電機噪聲測試平臺、振動測試基準平臺等高頻關(guān)鍵詞，為NVH測試方案優(yōu)化提供技術(shù)參考。
電機NVH測試的核心痛點是“信號干擾導(dǎo)致測試失真”。噪聲振動信號本身具有微弱性、高頻性特點，測試過程中，電機運行產(chǎn)生的振動易引發(fā)測試基準變形，車間環(huán)境噪聲、地面振動、其他設(shè)備運行干擾等，也會混入測試信號，導(dǎo)致真實的電機NVH信號被掩蓋。普通測試基座難以這些干擾，而鑄鐵平臺通過科學(xué)的結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計，從根源上優(yōu)化測試環(huán)境，為準采集NVH信號筑牢基礎(chǔ)。
鑄鐵平臺在噪聲振動測試中的基礎(chǔ)作用，主要通過三大核心價值實現(xiàn)，為NVH測試優(yōu)化提供關(guān)鍵支撐。其一，高剛性結(jié)構(gòu)保障測試基準穩(wěn)定。平臺主體選用HT250強度灰鑄鐵或QT600球墨鑄鐵，經(jīng)高溫時效+振動時效+自然時效三重處理，殘余應(yīng)力去除率≥99%，搭配“箱型封閉框架+十字交叉加密筋板”設(shè)計，筋板厚度≥25mm，臺面厚度≥100mm，在電機振動載荷作用下，臺面撓度≤0.01mm/m，無塑性變形。穩(wěn)定的基準面可避免電機安裝位置偏移，確保振動傳感器采集的信號真實反映電機本身振動特性，減少基準變形導(dǎo)致的測試誤差。
其二，優(yōu)異阻尼特性抑振動干擾。
展開 電機振動噪聲建模分析：基于Motor-CAD的永磁同步電機E-NVH仿真分析（單一工況點噪聲）
目前，新能源汽車電機的噪聲問題變得越來越突出，電機的電磁振動噪聲是設(shè)計人員研究的熱點問題，而電磁振動噪聲的激勵源電磁力波至關(guān)重要。本文基于Motor-CAD對永磁同步電機進行電磁振動噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機的E-NVH分析提供理論依據(jù)，并為永磁同步電機的E-NVH提供優(yōu)化途徑。
Motor-CAD是全球領(lǐng)先的新能源汽車電機選型分析及設(shè)計軟件，用于新能源汽車電機的選型匹配，優(yōu)化設(shè)計，競品分析，拆解分析等。開發(fā)至今，已被全球主要的整車生產(chǎn)企業(yè)、電機生產(chǎn)商、科研機構(gòu)及高校等廣泛使用。
Motor-CAD集成化軟件包，可在選型、設(shè)計階段高效地對電機進行電磁和熱性能測試；軟件包括：電磁（EMag）、熱（Therm）、機械模塊（Mechanical）和虛擬實驗室（Lab）四個模塊，可在幾分鐘內(nèi)精確評估電磁、熱和電磁振動噪聲特性。
本例以一臺48S8P永磁同步電機為例，對電機的電磁噪聲進行仿真分析。通過Motor-CAD中的Mechanical模塊對電機E-NVH進行仿真分析，為后續(xù)的降噪方案提供思路。下圖所示電機的Motor-CAD模型圖，內(nèi)置式永磁同步電機，具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置在此不再贅述。
展開 【NVH】電機的振動噪聲
電機的振動噪聲
來源：電機技術(shù)及應(yīng)用
定子電磁力影響研究
電機中的定子電磁噪聲主要受兩方面的因素影響，電磁激振力和相應(yīng)激振力引起的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及聲輻射，以下對引起噪聲的定子電磁力的解析表達及相應(yīng)的振動和聲輻射的研究情況進行綜述。
英國謝菲爾德大學(xué)的Z.Q.Zhu教授等運用解析法對永磁電機定子電磁力及其噪聲進行研究，對永磁無刷電機電磁力進行理論研究，對10 極 9 槽的永磁無刷直流電機的振動噪聲進行研究，理論上研究了電磁力與定子齒寬間的關(guān)系，同時分析了轉(zhuǎn)矩脈動與振動噪聲優(yōu)化結(jié)果間的關(guān)系。
沈陽工業(yè)大學(xué)的唐任遠教授、宋志環(huán)提供了完整的解析方法研究永磁電機內(nèi)的電磁力及其諧波，為進一步的永磁電機噪聲理論研究提供了理論支持。圍繞正弦波和變頻器供電的永磁同步電機進行電磁振動噪聲源的分析，對氣隙磁場、法向電磁力和振動噪聲的特征頻率進行研究，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動的原因進行分析，其次運用有限元對轉(zhuǎn)矩脈動進行仿真并加以實驗驗證，同時分析了不同槽極配合情況下的轉(zhuǎn)矩脈動，以及氣隙長度、極弧系數(shù)、削角、槽口寬度等對轉(zhuǎn)矩脈動的影響。
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