模态贡献量在汽车NVH分析中的案例应用

导读：模态贡献量分析是基于结构模态的频响分析，一般被用来分析诊断低频振动问题，如方向盘抖动、地板抖动以及整车振动等的低频NVH问题，也可以诊断中频问题，如NTF优化问题，但NTF优化一般用GPA方法比较有优势。

通过模态贡献量分析可以找出问题峰值是哪一阶模态贡献最大，是正贡献还是负贡献。对正贡献量大的模态进行抑制，对关注的峰值频率进行优化。

一、面板贡献量的基本原理

模态贡献量分析是基于模态的频响分析，以下是模态贡献量的基本原理：

注：由于响应是复数，具有大小和相位角，所以模态贡献量也是复数，具有大小和相位角。

二、模态贡献量的分析步骤

模态贡献量分析定义相对于面板贡献量较简单，只需要定义贡献量输出即可。在模态贡献量输出中，可以定义结构模态输出，也可定义流体模态输出；结构模态输出一般用来诊断诸如方向盘抖动问题，可以很方便诊断出问题模态，而流体模态输出一般用来诊断噪声问题。

图2 建立模态贡献量输出

三、模态贡献量的后处理界面

通过HyperView进入NVH后处理模态贡献量分析工具，通过以下操作我们可以进入NVH 后处理界面。

图3 NVHD后处理工具调用

通过Hyperview的后处理操作，将计算结果加载并进行以下操作即可。其中可进行结构和流体模态贡献量分析，如下图。

注：从结构模态贡献量结果中可以看出，对37Hz峰值贡献最大的是第10个模态。

图7 流体模态贡献量结果

注：从流体模态贡献量结果中可以看出，对37Hz峰值贡献最大的是第1个模态。

Complex component=Projected，即由于贡献量是复数，所以考虑贡献时，不能仅仅考虑其大小数值，还要考虑相位角，选择Project会按照不同模态贡献量投影到总响应上的分量进行排序。

图8-1

其中In phase 指正贡献量，即增大该模态贡献量，响应会增加，Out of phase 指负贡献量，即增大该模态贡献量，响应会降低。

Complex component=Magnitude，可以看到结果是按照幅值进行排序的。

五、模态贡献量的响应研究

通过Hyperview中的Study研究，如将流体第一个模态，即刚体模态去除100%，37Hz左右峰值明显降低，即再现了之前流体模态贡献量的诊断结果。

图10 模态贡献量模态关联

模态贡献量分析在低频问题诊断优化中应用非常广泛，且非常有效。通过模态贡献量分析可快速准确定位到引起问题的模态位置，进而进行优化改进。

作者：蓝枫老师，仿真秀专栏作者，CAE之家***主编，主要从事机械及汽车结构的强度、NVH仿真工作，在汽车行业工作多年，具有较丰富的NVH仿真经验和解决实际工程的经验。

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