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<p><strong>海克斯康—混響場下的航空航天結構聲振耦合分析</strong></p><p><strong>演講主題介紹</strong></p><p>常規的結構有限元動力學分析中，混響聲場激勵條件的加載往往較為復雜，甚至難以實現，MSC Nastran和Actran的聯合仿真既利用了MSC Nastran多樣的結構單元類型、高效的計算效率，也利用了Actran方便快捷的聲學激勵加載手段，可以快速完成混響聲場激勵下的聲振耦合分析

聲振耦合分析之邊界元法 分析步驟簡要介紹： 1 模型簡化、材料屬性、邊界條件、載荷及響應梳理； 2 振動響應分析；或者來自外部的振動響應結果； 3 聲學邊界元設置； 4 求解計算及結果查看； 5 方法總結 如果你想要了解這些，不要猶豫可以聯系我。

摘 要：結合具體案例， 利用NVH測試技術對減振器咕嚕聲問題進行排查分析，將樣件與臺架測試結果以及實車驗證進行比對，形成驗證閉環；探索一種具有實際指導意義的減振器異響問題排查思路，并對異響機理進行分析。關鍵詞：減振器咕嚕聲異響；NVH測試；臺架測試；異響機理0 引 言 減振器對于車輛的重要性不言而喻，在二十世紀初減振器被裝到車輛懸架上[1]。

NVH分析，即噪聲、振動和聲振一體化分析，是指通過仿真軟件對結構、流體、材料等多物理場耦合系統進行分析，以評估系統的噪聲、振動和聲振一體化特性。 NVH分析主要應用領域：§ 機械設計：用于分析和優化機械結構的噪聲、振動和聲振一體化特性，如汽車、飛機、船舶等結構。§ 航空航天：用于分析和優化航空航天器的噪聲、振動和聲振一體化特性，如飛機發動機、航天器等。

噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設計階段早期解決NVH挑戰至關重要，以避免設計階段后期出現重大NVH問題。電機NVH分析本質上是一個結合了電磁和機械分析的、復雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結構組件（如定子）之間的相互作用。

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 高級應用工程師編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。

含液面的多邊界約束下潛浮圓柱殼聲振模型研究及性能分析[D]. 武漢: 華中科技大學, 2018.[12] 侯欣雨, 陳航. 水下無載波超寬帶信號波形設計與回波特性[J]. 魚雷技術, 2016, 24(5): 340-345.Hou Xin-yu, Chen Hang.

，從六個方面進行了介紹，驅動電機對整車聲振特性影響研究、驅動電機振動噪聲激勵源的研究、基于磁固耦合的電機振動噪聲動態響應分析研究、電機振動噪聲控制優化研究、對電機噪聲傳播路徑控制的研究、電機噪聲對車內聲品質影響研究。

圖８　 場點和板塊設置（左右對稱） 考慮到機艙蒙皮壁板結構的結構剛度較弱，與空氣聲音的相互作用不可避免，即聲音引起的空氣振動會影響結構，結構自身的振動也會反作用于空氣振動發聲，機艙內的噪聲分析需要進行聲振耦合分析。在進行聲振耦合分析前，需要先計算出模型的結構模態信息，如圖9所示。

諧波響應分析的結果結合模態分析， 說明基于聲振耦合諧振條件的lock-in 效應同步并放大了渦旋脫落。對應的聲振模態形態傳播并放大了渦輪機內部旋轉組件和靜態組件內部的壓力脈動。這種壓力脈動引發了導流葉片在自然頻率下發生共振。通過修正后緣形狀，最大程度地減少轉輪葉片上的渦旋脫落并進行干擾，顯著減少導流葉片振動，從而解決了這個問題。使用單物理仿真或許無法確定和解決該振動問題。

在進行水下結構振動聲輻射時，通常將結構振動與聲輻射分開處理（這與流固耦合中聲振區分是兩個不同的概念）。在結構動力學模型中，基于結構的固有屬性（干模態）建立附連水的模型從而獲得濕模態，并在此基礎上加載載荷、流體力或傳遞的振動來計算獲得結構表面的振動位移、速度或加速度。這些參量就是聲輻射仿真的聲源量，它已經考慮了聲煤質對結構的影響，于是聲仿真就可以采用聲學波動仿真直接求解聲場。

本課題針對軸向柱塞泵殼體降噪區域識別難題，建立了液壓-多體動力學耦合模型以求解結構噪聲激振力，建立了考慮軸向柱塞泵內部多組件耦合關系的有限元/邊界元振聲模型，基于振聲模型開展模態和板面聲學貢獻量分析，精確識別了柱塞泵殼體降噪區域，為柱塞泵殼體優化設計奠定技術基礎。

另外，結構聲振分析既存在振動引起的噪聲輻射問題，又存在噪聲引起的結構振動問題，傳統的有限元方法在解決二者的耦合時比較困難。因此，有限元方法通常只是用于求解低頻振動噪聲環境的預示。而實際上船舶的振動與噪音的控制是機艙集控室采用剛性安裝的輕質五夾板內襯，其噪聲插入損失不超過20dB(A)。

（4）防振錘-導線耦合系統分析耦合系統分析是采用能量平衡方法求解耦合系統在微風激勵條件下的動力響應，并將導線動彎-頻率曲線作為計算結果輸出，該曲線是判斷導線-防振錘體系是否可靠的依據。用戶需要在APP中輸入風參數、導線參數、防振錘參數和布置方案，APP即可計算出在安裝防振錘狀態下，導線的動彎曲線。如圖所示。正確安裝防振錘后，導線的動彎會急劇降低。

表1 材料參數圖3 模態振型 從圖3可以看出，減速器的加入使得系統的振型變得復雜，不再是典型的電機振型，而是既有單獨的電機振型，也有單獨的減速器振型，還有二者耦合的整體振型; 動力總成固有頻率分布密集，在電磁力 的諧波頻率附近都存在著多個固有頻率，會對系統振動噪聲特性產生影響。

圖1： 弦隨時間的波動 模態分析要了解為什么這樣做有用，請再次查看圖2中琴弦的駐波模式。在進行結構分析時，振動專家將這些模式稱為結構的特征模態（“Eigen”德語的意思是“自身/自己/特征”）；這些模式是專門針對該特定系統的。一方面，這些振型指示系統在哪個頻率下非常敏感并且會發生共振。另一方面，對于該特定頻率而言，振型揭示出沿著結構上哪里易于或難以傳遞能量。