OptiStruct结构分析与工程应用：NVH外声场分析

上一章介绍了如何进行封闭空间中的振动-声学耦合仿真分析，称之为“内声场仿真”。从本章开始，将阐述如何通过OptiStruct进行另一类常见的声学问题，即“外声场仿真”，所谓“外声场仿真”，是指感兴趣的区域在结构外部的周围环境，通过仿真分析预测周围环境处的声学响应(如声压级、声强等)，如图13-1所示。这是非常常见的声学问题，比如现实生活中的机器辐射噪声扬声器激励下的外部声场分布等。

OptiStruct采用无限元方法计算外声场响应，具体内容将在13.3节阐述。除了无限元方法外OptiStruct还提供了另外两种结构振动辐射噪声分析方法:RP和RADSND。ERP是一种等效辐射能量，用于计算结构对外辐射能量，13.1节将具体介绍。RADSND是利用瑞利(Rayleigh)积分求解辐射噪声，通常用于一些简单结构的快速计算13.2节将具体介绍。

13.1 Equivalent Radiate Power(ERP)

等效辐射功率(Equivalent Radiate Power，ERP)是一种简化的方法，用于考察在频响分析中结构面板的振动辐射能力，通常用于评估钣金振动辐射噪声的能力，如通过白车身钣金件在典型工况下的ERP分析，判断布置阻尼片的最佳位置。

13.1.1 ERP 基础理论

ERP与结构节点的振动速度及表面积相关。首先通过有限元方法计算结构节点的振动速度，然后利用数值计算完成ERP的求解：

式中，ERPRLF为辐射损耗系数；ERPC为声速；ERPRHO为介质密度；”为节点法向振动速度；A,为ERPPNL卡片引用的单元中与该节点关联的单元面积，如图13-2所示。同时，ERP可以采用分贝描述：

式中，RHOCP为缩放系数，默认为1；ERPREFDB为参考值,默认为1。两个参数均需要在PARAM中设置。

13.1.2 ERP分析流程

由以上描述可知，要进行ERP分析，首先需要定义一个或多个设计人员关心的频响分析工来计算结构面板的节点振速(详见第7章)；另外需要设置相关卡片，提供ERP数值计算所必需数。分析设置流程如下。

1) 工况定义：设置频响分析工况，ERP支持直接法和模态法的频响分析

2) 源定义:通过 Set 定义用于参与 ERP 计算的结构上的单元集。

3)  ERPPNL卡片定义：通过ERPPNL卡片引用步骤2)定义的“源”，创建一个 ERP 面板

体卡片介绍见下一小节。

4）ERP卡片定义:通过 ERP卡片调用步骤3)中定义的ERPPNL卡片，具体卡片介绍详见下一小节。

5）介质密度、声速定义:分别通过PARAM，ERPRHO和PARAM，ERPC定义介质密度和定义声速。

lERP 分析需要的卡片设置具体如下。

lERP 卡片：进行ERP分析。PARAM，ERPRLF，Value：定义辐射损耗系数。

lERPPNL卡片：被ERP卡片调用：PARAM，ERPRHO，Value：定义介质密度。

lPARAM，ERPC，Value:定义声速。各卡片之间的调用关系如图13-3所示。关于 Set 的定义，在前面的章节和练习中都有提及，此处不再赘述。下一小节将重点介绍ERPPNL、ERP卡片的功能和用法。

13.1.3 ERP分析通用卡片设置

ERP分析控制卡片适用于频响分析，包括直接法和模态叠加法。定义格式为：

FRp (format list, grid, peakout)= option

ERP卡片各字段说明参见表13-1。

详细说明如下。详允许多种存储格式、这些格式应以运号分隔。如果没有定义结果存储格式，将以0UTP义的格式存储。定)

2）支持多个ERP卡片，如果存在冲突，则应用最后一个ERP卡片。

3）对于优化，由 OUTPUT 选项控制输出到给定格式的频率。

4）除了每个频率下的ERP值之外，以下结果也将同时输出到.pch 文件。

-所有频率下的 ERP之和，即总 ERP值。

-每个频率下的ERP除以总ERP值，即每个频率的ERP在总ERP中所占比重。

-采用分贝描述ERP，即ERP=10l0g:(ERP)。

定义一组或者多组单元集作为Pamel后，ERP分析将输出这些Panel上的结果。因此，ERPPNL卡片引用 SET_ELEM 集。卡片定义及说明见表13-2 和表13-3。

本篇内容取自HyperWorks进阶教程系列的《OptiStruct结构分析与工程应用》，版权归原作者所有，如有侵犯您的权益，请及时联系我们，我们将立即删除。