整车模型TPA分析-OptiStruct实例

本小节将使用简化的整车模型基于发动机质心灵敏度工况来说明 TPA 的具体模型设置和后处理操作。该模型包含内饰车身、声腔、动力总成、底盘，并且已经设置好基础分析工况。如图14-4所示，约束整车模型的4个车轮接地弹簧，在发动机质心处加载Z向单位力，模态提取频率为结构150Hz、声腔300Hz，扫频频率为1~100Hz。在此模型基础上进行 TPA分析，具体操作过程如下，

图14-4 TPA示例边界条件描述

Step 01 基础模型导人，在 HyperMesh 中导人基础模型 Full_vehicle_FRF_TPA_base. fem。

Step 02创建界面集。本例将定义车身和声腔为接受体，动力总成和悬架将作为主动侧。如图14-5 所示，将内饰车身作为接受体，虚线框为TPA分析的界面。此处需要创建3个SET。首先是界面处的车身接附点 SET，包括3个发动机接附点、8个前悬架接附点、4个后悬架接附点，其类型为 GRID。

然后是车内噪声响应点 SET，包括声腔内驾驶员左耳位置响应点(ID:15045352)，其类型为GRIDC，自由度为 T1。

最后是主、被动侧之间连接单元的 SET，类型为ELEM。SP及创建PFPATH卡片。PFPATH卡片中，CONPT选择对应界面处被动侧的接附点SERUD选择车内噪声响应点对应的CRIDC类型SET;RPTYPE选择DISP:CONEL,选择对应主、被动侧连接单元的ELEM类型SET。

图 14-5 接受体边界

Step 04 PFPATH卡片调用。通过GLOBAL_CASE_CONTROL调用PFPATH，然后导出模型。此处截取经过处理后的模型文件中部分字段进行头文件说明(画线部分为模型设置后增加的诊断相关语句)：

Step 05使用 OptiStruct 提交计算。

查看结果

1）响应曲线导人。

使用HpeView 中 NVH 后处理模块的 Tansfer Pah Anaysis 进行TPA后处理，如图14.6 所示导入整体响应曲线。

图14-6 TPA结果导入界面

-图14-7所示为示例模型的计算结果，其中Calculated Response 为后处理使用路径叠加得到的整车响应，Solver Response为求解器直接计算的整车响应。

-理论上，这两条曲线是完全重合的，也只有这两条曲线重合时，才能说明传递函数和输入力是正常的，没有能量损失，这是做 TPA分析的前提条件。

2）传递路径贡献量查看。HyperView支持传递路径贡献量的柱状图(单频)、曲线(频率段)雷达图(单点极坐标系)等显示方式。以柱状图为例，按照图14-8所示设置，显示30Hz处车内噪声的传递路径贡献路径。

-如图149所示，A为传递路径贡献量，表示各个路径在30Hz处输入力与传递函数的乘积占总响应的比例，比例越高贡献量越高，越需要关注。传递路径贡献量的分布通常存在两种情况:一种是少数路径贡献量较高，其他路径贡献量均较低，这种情况下，大多与这些高贡献路径的输入偏高相关，但是具体还需要查看传递函数、输入力及其目标值情况而定;第二种是找不到突出路径，每条路径的贡献量都很接近，且0ters项占比明显高于其他路径，此时传递函数偏高可能性比较大，但同样需要兼顾传递函数和输入力来确定。

图14-9车内噪声30Hz处柱状图形式TPA结果

-B为贡献量排前5的路径对应的传递的数，其排序与A中的贡献量排序一致，对于传递甬数武需要结合传递函数的目标值和趋势来判断。在柱状图中，主要以传递函数既定目标来判断，对于传递函数趋势、需要借助曲线形式的贡献量结果或者单独查看贡献量较高路径的传递丽数来判断，比如传递函数的峰值频率是否与总响应峰值频率一致。

-C为输入力，排序同样对应贡献量排序，需要结合前期规划的输人力目标判断，在没有目标时，参考50Hz以内10N，100Hz以上1N间接判断。

-D为接附点速度导纳(动刚度相关)，与传递函数和输人力均存在一定的联系。比如速度导纳偏高会造成输入力偏高，也可能造成单个路径的传递函数偏高，此时就需要结合传递函数和输入力来判断，并且曲线往往可以提供更全面的信息。

图14-10所示为曲线形式的1~100Hz范围TPA结果，本例中选择了前3条路径。区别于柱状图按照单频进行贡献量的排序，这里采用频率区间上所有频率点的贡献量平方和的根(RootofsSquare，Rs)进行排序，因此这里的排序会受到频率区间的影响。为了兼顾曲线的趋势特征，常常需要选择合适的频率范围，而不是整个频段。在本例中，柱状图与线图所描述的前3条路径一致、从NTF曲线中可以看到，路径“10017774:T3”存在传递函数与输人力均较高的问题，其他两条路径主要为输入力偏高问题，至于输入力和传递函数为何偏高，则需要借助模态贡献量(MPA)和节点贡献量(GPA)来进行判断。

图14-10车内噪声1~100Hz范围曲线形式TPA结果

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。