时域内振动与噪声传递路径系统的路径传递度探索

振动和噪声通过多重和/或多维路径传递,振源、传递路径、受体及其动态交互作用的影响至今没有很好地解决,因此对于后续采用的被动控制或者结构修改以降低振动和噪声水平的技术来说,识别出主要的传递路径是至关重要的。本文基于一般概率摄动有限元法和结构可靠性理论,解决了时域内振动与噪声传递路径系统的路径传递概率的度量问题,提出了时域内振动与噪声传递路径系统的路径传递度的新概念和方法,在考虑工程中的不确定因素以后,在时域内清晰地描述了振动与噪声传递路径系统的路径传递率。

基于ISM-SD的地下洞室群施工进度风险传递路径研究

针对水电工程地下洞室群施工进度风险存在传递问题,提出了基于解释结构模型(ISM)和系统动力学(SD)的地下洞室群施工进度风险传递路径分析方法。根据地下洞室群的施工特点,建立了地下洞室群施工进度风险指标体系;结合风险传递机理,运用解释结构模型分析风险因素间传递关系,建立了风险因素传递矩阵,并总结归纳出风险因素关系对照表,通过系统动力学分析风险因素间传递路径,揭示了施工进度风险传递路径网络;集成ISM-SD构建了地下洞室群施工进度风险传递路径分析模型,并结合西南地区某大型水电站地下洞室群工程进行分析。结果表明,该方法可有效识别施工进度风险重要因素和关键传递路径,为地下洞室群施工进度风险管理提供了决策依据。

基于OPAX的驾驶舱内结构噪声传递路径研究

对车内结构噪声进行合理降噪的有效方法是阻断振动能量传递最大的路径,为此建立传递路径模型并进行噪声贡献量分析。首先,基于发动机舱内机械构造规划出由振源到驾驶舱的多级传递路径,并在振动能量传递的连接点处设置路径拐点;然后,采用扩展工况传递路径分析(operational path analysis with exogeneous inputs,OPAX)方法确定路径中各拐点对车内噪声的贡献量,并将噪声拟合值与实测值进行分析对比。结果表明,不同路径拐点对车内结构噪声影响明显不同,其中橡胶悬置拐点对车内噪声影响最大,该处噪声拟合值与实测值也最为接近,噪声峰值达到63.5 dB,副车架拐点对车内噪声影响次之,噪声峰值为53.2 dB,排气吊耳拐点对车内噪声影响较小,噪声峰值仅为38.7 dB。采用本文方法可有效确定对车内结构噪声影响最大的路径。

基于传递路径理论的车辆传动轴不平衡振动噪声控制方法

车辆传动轴为长管结构,其不平衡引起的噪声和振动是后驱/四驱车辆开发过程中较为常见的疑难问题。首先,提出一种基于传递路径理论的车辆传动轴不平衡振动噪声控制方法,运用转子不平衡动力学原理,实现传动系统不平衡激励求解与加载;然后,将有限元分析方法和传递路径原理相结合,综合考虑传动轴柔性挠度及各系统解耦;最后,完成系统模态和传动系统柔性的匹配设计。基于传统动力学分析,创新性地建立了传动轴挠度与整车底盘传动系模态及车身结构集成方法。该方法可应用于后驱/四驱车型的车内噪声前期优化设计,有效避免了实车阶段传动系统不平衡激励引起的性能抱怨,缩短了车辆开发周期,提升了客户满意度。

施工升降机传递路径减振方法探讨

施工升降机广泛应用于建筑工程施工现场,承担载人载货任务。随着技术发展,施工升降机运行过程中的平稳性、舒适性成为其设计、优化的新指标。文章针对齿轮齿条啮合引起的振动,通过分析振动传递路径,提出了升降机的两级减振思路,并分别探讨了基于模态实验的减振方案、螺栓连接阻尼隔振方案、链接架与吊笼的隔振器设计方案,为相似类型施工升降机的减振隔振提供参考和借鉴。

电动轿车空调系统振动噪声传递路径测试分析

为控制某纯电动汽车怠速空调开启工况时车内噪声,开展空调系统振动噪声传递路径研究。首先,采用Bench-mark分析、整车-子系统性能分解、旋转件阶次频率分析等方法,获得了该纯电动汽车空调系统关键零部件振动噪声传递路径,发现冷却风扇安装支架刚度和空调管路振动是引起车内噪声偏大的主要因素;然后,提出了安装支架刚度加强方案和空调管路减振措施;最后通过试验数据验证,经过改进后该车型怠速空调开启工况车内噪声由46.2dB(A)降低到44.5dB(A),满足了目标值45.0dB(A)要求。上述研究方法可为纯电动汽车空调系统振动噪声传递路径分析提供参考,亦可为相关车型空调系统结构设计提供借鉴。

一种基于传递路径分析的车身钣金振动对车内噪声影响分析及控制方法

为解决某车型在粗糙沥青路面30 km/h时速下产生的35-40 Hz频段路噪问题,通过仿真与测试的方法进行分析。基于结构噪声传递路径分析(TPA)理论与节点贡献量分析,确定问题频率噪声主要由车身钣金件的低频振动导致。为此,根据局部共振原理,设计了一种可根据钣金形状及钣金局部空间进行工业化设计的局部共振结构,该结构由金属支架与金属块组成。将该结构添加至贡献较大的钣金处,通过仿真得到,该结构降低了钣金的振动,从而优化了车内噪声,前排与后排噪声峰值分别降低了8.6和6.4 dB。同时,实车试验结果表明车内噪声前排与后排噪声峰值分别改善了7.0和5.8 dB。为控制钣金部件振动和辐射的低频噪声提供了一种新的研究方法和优化方案。

分网接入方式下LCC-HVDC系统运动方程模型及交互振荡模式的阻尼特征(一):扰动传递路径分解

与常规直流相比,永富直流逆变站存在功率全送和功率分送运行方式,而其处于分网接入方式时电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage directcurrent,LCC-HVDC)系统的交互振荡模式及特征尚不明确。针对这一特殊运行方式,采用模块化建模的思路建立可以反映系统电气/控制回路间交互耦合路径的运动方程模型。在此基础上,依据系统整流侧-逆变侧、正极-负极间的交互耦合路径分解得到影响系统主导模式稳定性的3条扰动传递路径,即整流侧内部自稳性路径、逆变侧内部自稳性路径、双极交互作用致稳性路径。最后,设置不同工况下的案例,量化评估不同作用路径提供的阻尼大小,并通过仿真验证运动方程模型及扰动传递路径分析结果的正确性,为后续研究分网接入方式下LCC-HVDC系统交互振荡模式的阻尼特征提供模型基础。

基于传递路径影响消除的滚动轴承故障特征增强

受到复杂传递路径的影响,滚动轴承故障产生的周期性冲击成分常被强背景噪声所淹没,进而给故障特征的有效提取带来极大难度。对此,研究了一种基于传递路径影响消除的滚动轴承故障特征增强方法。首先,分析了激励信号、传递函数和响应信号之间的关系,提出一种基于趋势线的传递路径影响消除方法,提高了故障特征成分占比;其次,利用频谱编辑方法,在保证趋势线提取准确性的同时,抑制信号中谐波成分的干扰,进一步突出了信号中的故障特征;最终借助包络分析处理特征增强后的信号,在频域范围内实现滚动轴承故障特征的准确提取。借助仿真和实测信号对方法的有效性进行验证,结果表明,该方法能够消除复杂传递路径的影响,有效增强滚动轴承故障特征,验证了方法的可行性。

基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法

时域传递路径分析方法用于解决瞬态工况下复杂系统振动噪声问题不仅未能解决自然频率附近频响函数矩阵的病态问题,而且利用现有频域信息转换提取得到的所需时域信息精度较低,因此提出一种基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法。该方法采用增广卡尔曼滤波器辅以遗传算法估计时域工况载荷,通过最小二乘算法辨识单位脉冲响应函数,将时域工况载荷和对应的单位脉冲响应函数进行线性卷积以计算各传递路径的时域贡献量。算例表明,所提方法采用的增广卡尔曼滤波器载荷识别误差小于传统方法的去卷积滤波器所识别载荷的误差,最小二乘算法辨识的单位脉冲响应函数误差小于对频响函数直接进行快速逆傅里叶变换或者构造有限单位脉冲响应滤波器的误差,且所提方法在复杂结构上也同样具有较小的误差。

基于多体动力学的汽轮机振动声辐射机理及传递路径

采用多体动力学方法进行汽轮机机械振动激励源精确分析,在激励源分析结果的基础上研究低频激励下的机组振动响应,并采用声传递向量(Acoustic Transfer Vector,ATV)方法研究汽轮机组表面与外场辐射的声压传递贡献量,从多体动力学的角度并结合流固耦合的方法综合分析汽轮机组振动噪声产生机理并研究噪声典型传递路径。研究结果表明,旋转激励源为汽轮机组的主要振动激励源,在低频段汽轮机组辐射模式为单极子,在中高频段汽轮机组辐射模式为偶极子。由噪声辐射的指向性极坐标图可知,在不同高度处噪声指向性相似,并都在长度方向上取得噪声声压级较大值,具有较强的指向性。计算方法对汽轮机组减振降噪研究具有一定的指导意义。

基于传递路径分析的整车加速抖动优化

为提升整车NVH性能,以MPV车型为研究对象,针对该MPV车型在整车性能集成开发过程中出现的加速抖动问题进行详细分析和研究,同时提出了优化方案并进行了试验验证和主观评估。首先通过主观评价明确了问题产生的工况和抱怨程度,基于客观数据分析了问题产生的原因,分析结果表明,整车抖动是由于发动机二阶激励与前副车架模态发生共振引起的,通过调整副车架衬套刚度可改变副车架模态,从而降低抖动幅值,应用该方案后整车加速抖动振动幅值下降约40%,问题改善明显,主观评估感知较好,无抱怨,达到了优化目标。

基于传递路径方法及CREO有限元分析的方向盘振动优化

某商用车在行驶工况时,方向盘12点位置Z向振动异常影响了行驶舒适性。本文利用振动传递路径和频响测试方法,准确判断出了导致方向盘振动的具体原因,并应用Creo有限元敏感度分析方法寻找到了降低方向盘振动的优化方案。通过实车测试结果,表明优化后的方向盘振动明显改善,主客观评价指标达成,验证了优化方案的有效性。

基于传递路径分析的某乘用车声品质异响诊断与优化

针对某前置前驱混合动力乘用车加速噪声粗糙感大、声品质差的问题,进行多角度分析与诊断;使用倒谱分析得出主要的周期调制信号为发动机0.5阶次,对发动机转速周期与包络周期进行解析确认为两倍关系,诊断出发动机本体振动发生了幅值调制。发动机0.5阶次表现为由于动力总成及其附件对发动机燃烧激励和惯性力激励响应的差异性所导致,这种差异性具体表现为发动机0.5阶次引起动力总成本体振动在170~300 Hz产生幅值调制,经过激励源-传递路径-响应的多角度传递路径分析确认幅值调制后的信号通过悬置系统周期性传递到车身前围板金,引起车身前围板金模态共振并向车内辐射噪声,放大了粗糙异响,即在驾驶舱内形成周期性“咕咕”粗糙异响,降低车内声品质。根据减小曲轴轴瓦间隙可直接使曲轴间隙的油膜厚度减薄、使油膜刚度增大,最终可减小发动机本体振动的关系,提出减低曲轴轴瓦间隙的方案;同时根据粗糙异响的诊断结果,提出调整皮带轮扭转减振器频率和在车身前围板金添加阻尼板两个有效方案,在170~300 Hz噪声分别降低了1.82 dB(A)和4.11 dB(A)。其中控制曲轴轴瓦间隙为首次提出,且效果最佳,在170~300 Hz噪声有效值频段降低了5.16 dB(A),“咕咕”声粗糙异响消失,车内声品质显著提高。控制轴瓦间隙为解决发动机0.5阶次问题提供新思路。

基于传递路径的加速行驶车外噪声源识别与改进

为降低某乘用车加速行驶车外噪声,通过加速行驶车外噪声试验采集目标点数据,分析目标点噪声曲线及车辆位移曲线,得出目标点最大噪声时的车辆位置;建立车辆加速行驶车外噪声主要声源部件到车外目标点传递路径模型,通过频谱分析噪声频率;利用传递路径分析判断主要噪声源,并对主要噪声源发动机进行优化。结果表明:最大噪声时车辆位于超过测试场地中心线4.6 m处,最大噪声源为发动机,噪声频率为140~180 Hz;将发动机转速为4500 r/min时转矩上升初始值减小后,车外噪声降低了2.6 dB,满足标准限值要求。传递路径分析方法可为加速行驶车外噪声源识别和改进提供参考。

基于传递路径分析某油混SUV车型怠速车内噪声优化

车内噪声特性作为评判汽车舒适性的一项重要指标,是各大主机厂角逐产品核心竞争力的重点研究对象之一。对于汽车行驶时存在的车内噪声,往往是由多个激励源沿不同路径传递至目标位置交汇堆叠而成,因其传递路径多、排查量大,工程上常使用传递路径分析(TPA)加以诊断。通过搭建“振源-传递路径-响应”模型,借助一系列输入点到输出位置的声振传递函数矩阵(NTF)加以分析,识别出关键路径对车内噪声水平的贡献量,从结构上寻找对策,有的放矢地优化设计。针对某款油混SUV车型怠速充电时车内噪声大且存在低频轰鸣问题,通过实车NVH测试,识别出问题主要频率为发动机二阶,结合传递路径分析及噪声传递函数(NTF)测试,对所梳理出可能存在贡献的传递路径进行扰动方案排查,锁定悬置系统传递路径对怠速车内噪声水平贡献较大,即该问题主要是因为怠速充电时低转速高扭矩下发动机二阶激励通过悬置传递至车身,引起顶棚背门等钣金振动,向车内辐射噪声所致。对此,就振源、传递路径端分别提出相应的改善对策:振源端采用降低动总充电功率优化方案,传递路径端采用调低悬置软垫刚度优化方案。经实车验证,相关优化方案可大幅降低前后排二阶噪声,主观评价怠速车内噪声改善显著且低频轰鸣问题可接受。

基于自由度约束的元动作单元误差传递路径识别方法

准确识别元动作单元的误差传递路径是误差分析的前提。基于机械系统中自由度约束的概念,提出了一种利用自由度约束判断误差传递路径的新方法。首先,通过分析元动作单元功能和结构,确定精度输出件自由度约束要求并初步确定误差传递路径;然后,分析路径中零件结合面的约束属性,并沿误差传递路径计算精度输出件的自由度约束属性。将得到的自由度约束属性与自由度约束要求进行对比,确定误差传递路径。与传统方法相比,所提方法极大提高了误差传递路径分析和识别的效率。

传递路径分析在车内声品质优化中的应用

针对某款车型在40km/h粗糙路面行驶时,车内主驾耳旁噪声声品质主观感受较差的问题。首先,采用传递路径分析(Transfer Path Analysis,TPA)方法得到每条路径对于车内驾驶员耳旁噪声的贡献量。其次,基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化BP神经网络的权值和阈值建立车内声品质预测模型,实现传递路径分析与声品质相结合,有效识别出48条结构路径中后副车架左后、右后和右前安装点Z向三条路径对车内噪声烦躁度贡献最大。最后,结合模态分析和频谱分析确定为后副车架模态问题。通过调整后副车架衬套刚度,车内主驾耳旁噪声声品质得到有效改善。

基于传递路径的整车底板振动优化方法

针对搭载软连接副车架车型在加速时产生的底板振动开展研究。首先,通过整车试验定位引起该问题的激励源;其次,基于扩展工况传递路径分析方法对动力总成与底板间的各条路径对振动的贡献量进行分析,并结合模态试验结果,识别出引起振动的主要路径和关键部件;然后,建立包含动力总成和副车架的12自由度模型,仿真得到单位激励条件下关键路径衬套的支反力;最后,以降低支反力为目标对副车架与车身连接衬套的刚度进行优化设计,并进行了整车试验验证。结果表明:动力总成激励与副车架刚体模态耦合引起了副车架共振及底板振动,副车架与车身连接的两个后衬套是振动传递的关键路径,优化后实车底板振动峰值下降超过30%。

时域工况传递路径分析方法

针对非稳态工况振动噪声的传递路径分析需求,将频域工况传递路径分析方法推广到时域,利用指示点和目标点的时域工况数据实现路径分解,提出了时域工况传递路径分析方法。利用时域传递率函数建立了目标点与指示点时域工况数据的卷积关系,并将其离散化后以矩阵方程的形式表示,然后采用Tikhonov正则化求解,即可利用不同工况下目标点和指示点的时域响应数据计算出时域传递率函数,能进行振动噪声的分解和预测。通过九自由度集中质量块模型仿真与简易车身骨架模型试验进行检验,结果表明所提出的方法具有较好的精度,可以准确地进行时域传递路径分析,并能准确预测目标点在非稳态工况下的响应。