基于HyperView的动力包模态贡献量研究

文章以内燃动车组动力包为研究对象,基于HyperMesh软件建立了动力包的有限元模型并进行了模态和频响分析。结合模态和频响分析结果,在HyperView软件的NVH模块中对测点振动位移和速度的模态贡献量进行了分析,确定了动力包在不同转速工况下框架动反力和柴油机振动烈度的模态贡献量。分析结果表明,转速变化对柴油机振动烈度的模态贡献量影响很小,各转速下第4阶的模态贡献量最大;对框架动反力的模态贡献量影响较大的模态是第9阶和第17阶。通过对模态贡献量进行分析,得到了影响动力包结构振动的主要模态,可为工程中的振动问题提供有效的解决方法和新思路。

高速列车车体模态贡献量对振动的影响分析

为找出高速列车车体主要模态对车辆振动的影响规律,引入BGCI向量法对车体模态贡献量进行计算。建立某高速列车刚柔耦合模型,采用随机子空间法对车辆工作模态参数进行识别,通过模态置信判据MAC对主要模态进行判定,计算在不同运行速度下车体的模态贡献量。结果表明,车体刚体模态贡献量随列车运行速度增加逐渐减小,当列车运行速度低于120km/h时,车辆刚体模态贡献量大于弹性模态,速度高于120km/h时反之。当列车速度大于80km/h时,车体的菱形模态、垂向弯曲模态、扭转模态对车体振动贡献值逐渐增大(最大为0.035m/s2),弹性模态对振动贡献量明显增加。本文研究的模态贡献量与车辆振动关系可以为车辆振动控制提供理论支撑。

基于模态贡献量法支撑结构振动控制方法

为了有效控制鱼雷发动机支撑结构的振动响应，研究了基于模态贡献量法的阻尼减振技术。首先阐明了模态贡献量法的基本原理，然后计算了20～1000Hz频段内发动机支撑结构各阶模态的贡献量，最后基于模态贡献量分析结果，提出了自由阻尼层控制振动方案，对贡献量大的优势模态进行了阻尼控制。对比减振前后的结果可以发现，基于模态贡献量法的阻尼减振技术能够显著减小鱼雷发动机支撑结构的阻尼振动。该结果可为工程上的结构低振动设计提供参考。

基于静态台架试验的车体模态贡献量分析

基于模态叠加原理推导车体模态贡献量的计算方法,并计算某型地铁车体的模态贡献量。首先对车体进行静态台架模态试验,获得车体的响应数据并识别出车体的模态参数,然后计算出在不同激扰力频率下车体各阶模态对车体振动的贡献量。结果显示,当激励频率接近车体侧滚和一阶菱形固有频率时,侧滚和一阶菱形的模态贡献量最多,与实际情况吻合。其次,在两点、同侧、同相简谐激励工况下,车体侧滚和一阶菱形模态始终占主导地位,进一步验证了该方法的可行性。

基于模态贡献量分析方法的地铁车辆结构降噪优化研究

地铁列车的运行过程中伴随着不同程度的车体板件振动,由此而引起的车体板件辐射噪声是地铁列车车内噪声的重要来源之一。应用模态贡献量分析方法,研究了车体板件的振动对车内场点声压级的影响特性,并通过修改局部板件等效厚度的方式改善车内声场。将地板等效厚度减少2 mm后,场点43 Hz、82 Hz频率处的线性声压级均降低了6 dB以上。通过模态贡献量分析找出对车内噪声贡献较大的模态,并结合其模态振型以及板件节点贡献量分析进行针对性结构优化,这种方法可以起到改善车内场点处声学响应的效果。

模态贡献量在客车后排座椅振动分析的应用

针对某型客车后排座椅的振动问题,应用模态贡献量方法对频响函数进行分析,找到对结构振动贡献量大的模态。结构改进后,座椅的加速度均方根值显著减小,满足NVH性能要求。

基于模态贡献量的驾驶室振动噪声控制

为研究耦合结构模态振动对驾驶员耳旁噪声影响,建立拖拉机驾驶室声-固耦合模型,结合边界元和模态声学贡献量法,得到对驾驶员耳旁位置峰值频率噪声贡献最大模态阶次,针对相应振型对驾驶室改进处理。对分析结果中振型最大的驾驶室右门和前挡风玻璃进行加厚处理,对右挡板振动位置进行加强筋处理,有效降低驾驶员耳旁峰值噪声和总声压级,提高驾驶室噪声水平。

基于模态贡献量诊断法提高副车架结构动刚度方法研究

针对某型车底盘开发设计过程中副车架与摆臂前安装点动刚度偏低的问题,建立以副车架为主体的有限元模型,运用模态贡献量诊断方法研究了影响副车架动刚度的主要模态成分,并通过模态分析根据主要模态成分的应变能分布判断影响副车架动刚度的主要区域。通过优化这些区域的结构,最终实现了副车架动刚度的提高,从而达到了目标的要求。

基于模态声学贡献量的减速箱降噪技术研究

以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声,分析了箱体振型对辐射噪声的影响。通过计算各阶模态的模态参与因子以及模态声学贡献量,确定了对箱体输入侧、输出侧场点上的辐射噪声贡献最大的模态阶数。依据模态声学贡献量分析结果,提出了肋板和阻振质量的合理布局方式。分析结果表明,箱体各面板的弯曲振型对辐射噪声的影响最明显;当声学贡献最大的模态确定后,在对应振型中各面板弯曲振型最明显的位置添加肋板或阻振质量,可明显降低面板同侧场点上的辐射噪声。

结合模态声学贡献量与板面声学贡献量的减速箱降噪技术研究

提出了一种能够快速准确地确定肋板有效添加区域的方法。首先以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声。接着在分析了声传递向量和模态声学贡献量的基础上划分了板面并进行了板面声学贡献量分析,确定出了声学贡献量较大的区域。最后对箱体进行了结构改进确定出了肋板的有效添加区域。结果表明声传递向量和模态声学贡献量的分析结果可以为板面划分提供依据,使得板面划分更有针对性,从而可以快速准确地确定出声学贡献量较大的区域,为有效添加区域的确定提供基础,在有效添加区域上添加肋板可以明显降低对应场点上的辐射噪声。

汽车变速器壳体声学贡献量分析方法研究

针对汽车变速器壳体辐射噪声问题,提出一种利用模态声学贡献量分析协同板块声学贡献量分析的方法准确找到有效加筋的具体部位。以一种前橫置变速器壳体为研究对象,首先利用声学边界元的分析方法得到变速器壳体的峰值声压曲线及其峰值频率;然后通过对峰值频率下的模态声学贡献量分析,得到对声压峰值贡献较大的模态阶数,并从模态云图上找到声学贡献较大的局部区域;最后通过对声学贡献较大的局部区域进行声学板块贡献量分析,从而准确找到由于声学贡献量较大而需要降噪改进的具体部位。进而对变速器壳体结构进行改进,并对改进后结构进行验证分析。研究表明,利用模态声学贡分析献量协同板块声学贡献量分析的方法能够准确有效找到壳体需要降噪加筋的具体部位,并且改进的壳体结构可以有效改善壳体的噪声特性。

后背门约束模态对某车型加速轰鸣的影响分析

某运动型多用途汽车(SUV)车型工装样车在光滑沥青路面上行驶时,3挡全油门加速工况下发动机转速在2700 r/min时驾驶员内耳主观评价轰鸣严重,试验测试结果显示该工况下声压响应曲线存在峰值,且二阶响应为主导。整车加速仿真分析在2730 r/min存在对应峰值,通过传递路径及模态贡献量分析确定后背门中部拍合模态与车身声腔二阶模态耦合是引起加速轰鸣的主要原因。对后背门模态进行改进,使其与声腔模态避频,后背门模态为单体模态和实车安装状态,首先对单体约束模态进行改进,寻找优化方案,然后在整车状态进行验证,确定出有效合理方案,最后经实车测试该轰鸣峰值降低3~4 dB,满足既定的目标线要求,主观评价可接受。运用后背门子系统约束模态优化解决整车加速轰鸣的思路,对类似的实车问题有一定的参考意义。

基于形貌优化的车身地板振动性能优化分析

通过计算获得某皮卡车身悬置到地板的振动传递函数,对比参考车型地板振动曲线和设定目标线,发现地板响应点的峰值超出目标范围。采用模态贡献量分析确定最大贡献量模态频率,模态分析查找问题区域,确认地板存在与峰值频率一致的局部模态。采用形貌优化对车身地板加强筋重新优化设计,提升车身地板刚度降低地板振动响应幅值。对实车车身进行地板振动传递函数测试,对比测试和仿真的地板振动传递函数曲线,验证了计算结果的准确性。

结构振动响应优势模态选取方法研究

基于Abaqus/Standard有限元软件模态贡献量插件MCF,对结构振动响应优势模态的选取方法进行研究。首先,通过模态贡献量频域曲线图的特性分析,提出频域峰值法和全频段法2种优势模态选取方法;进而,通过对悬臂梁振动性能及模态贡献量进行分析,分别根据以上2种方法选取了优势模态,对优化优势模态阻尼比对结构振动抑制效果进行对比,发现优化由全频段法所得到的优势模态阻尼比对降低整体振动响应的效果更为明显。最后,讨论了模态位移等因素对模态贡献量的影响规律。

某款服务器机箱振动与噪声传递函数分析和优化

为解决机箱振动及噪声引起的机械硬盘读写速度降低的问题,应用Abaqus软件,对某款服务器机箱分别进行模态分析、振动传递函数VTF(vibration transfer function)以及噪声传递函数NTF(noise transfer function)分析,得到机箱的动态特性、机械硬盘的振动加速度频响曲线以及机箱声腔的声压级频响曲线。通过模态贡献量、工作变形等分析手段找出机箱结构振动及结构噪声出现峰值的原因,确认机箱传递路径的优化方案并进行了验证,为研究因机箱振动及噪声引起的机械硬盘读写速度降低的问题提供参考。

基于拓扑和形貌优化的动力总成悬置支架设计

论文针对某型纯电动客车动力总成悬置支架动刚度不足的问题,采用模态贡献量法找出关键模态,以加权柔度和加权模态最小化为多目标,对悬置支架进行拓扑和形貌联合优化。结果显示,悬置支架动刚度提升的同时,实现了轻量化效果。

说明

《铁道车辆》2023年第5期出版的《基于HyperView的动力包模态贡献量研究》,作者应为谷理想,郑伟,沈诚,张立民。

高速列车车体抖振现象研究

针对某高速列车在运行时出现的异常抖振现象,实际测试该高速列车车体异常抖振加速度信号,将其时频特征、Sperling平稳性指标与非异常抖振加速度信号进行对比,分析发现,抖振时车体地板横向加速度信号呈现低频谐波特征,主频在10 Hz附近,Sperling指标超过"合格"限值。基于工作模态分析(OMA)并结合工作变形分析(ODS)结果识别车辆各阶模态对抖振变形的贡献量。结果表明,模态频率为9.461 Hz处的车辆模态对抖振变形贡献量最大,振型表现为车体和构架的同向蛇行运动。测试抖振车辆轴箱加速度信号和传递函数,发现轴箱受到的冲击存在时延,抖振加速度信号频率在10 Hz附近的相干性总体上优于平稳加速度信号。得出结论:轮轨接触不匹配引入的激励通过车辆悬挂系统向上传递,激起9.461 Hz处的车辆模态振动,发生抖振现象。

内饰车身地板振动性能优化分析

在某SUV车型工程设计阶段,运用有限元法进行内饰车身地板响应点振动传递函数分析。与参考车型振动曲线对比,发现车身地板测点峰值大幅超出。通过模态贡献量及模态分析,诊断出振动传递函数峰值大幅超出是由地板局部模态引起。为提高地板局部刚度,以地板振动传递函数为目标函数进行形貌优化,设计出新的地板结构以降低测点振动峰值。制造样车后,对地板振动传递函数进行实车测试,验证仿真分析结果的有效性。研究结果表明,在车型工程设计阶段,基于形貌优化的振动传递函数分析可以有效应用于内饰车身地板减振结构设计中,降低后期实车抖动风险。

重型卡车驾驶室振动传递函数分析和优化

试验测试和分析表明,驾驶室地板振动不仅会导致座椅振动,恶化驾乘舒适性,并且会产生噪声,影响车辆的NVH性能。本文对驾驶室地板的振动进行了分析,计算了某重卡驾驶室地板的传递路径响应和模态贡献量,并与试验测试结果进行了对比。基于经过校核的仿真模型,对驾驶室地板结构进行了优化,提供了改进方案。对改进方案的分析显示,在发动机怠速激励频率下,座椅导轨的振动加速度峰值降低了3.1dB,NVH性能获得了显著的改善。