节点贡献量分析在噪声传函优化中的应用

0. 前言

　　在汽车所有传函分析优化中，其中噪声传函（Noise Transfer Function）相对来说有点挑战性，特别是需要全频段优化时。而噪声传函分析中常常用到节点贡献量分析工具，非常实用，而且非常有效。节点贡献量分析（Grid Participation Analysis）很多软件都有这个功能，但是个人觉得NVH Director中的节点贡献量处理方法相对来说更直观，提供的选项和功能相对较多。

1. NTF相关基础

        NTF分析是采用声振耦合有限元法，主要是考虑车身受到外界激励后引起车身板件振动，车身板件与车内声腔相互耦合；一般需要建立TrimedBody模型和车内声腔模型，同时对TB 车身和乘员舱声腔进行耦合求解计算。声振耦合方程涉及到空气单元形函数及声学波动方程，一般声振耦合方程可采用如下形式表示。

       式中，Ms和Mf分别为结构和声学质量矩阵，Cs和Cf分别为结构和声学阻尼矩阵，Ks和Kf分别为结构和声学刚度矩阵，u为结构位移，p为声压，Fs和Fsf分别为外界激励载荷和耦合面声压载荷。

       噪声传递函数（NTF）可以表示为如下形式，即是人耳对激励点的敏感程度，值越大说明对人耳对激励点越灵敏，此时需要进行分析，可能是激励点力较大，对应即结构相对较弱，或路径或板件的辐射导致NTF值较大。

2. 案例实战

2.1 基础模型NTF分析。通过对基础模型进行噪声传函分析，我们发现37Hz处的峰值超过参考线，这时需要通过定位找出该激励点作用下是由哪些位置引起，进而进行优化分析。

图1 某激励点DRE NTF结果

2.2 节点贡献量分析设置。节点贡献量设置可以根据自身的需要进行，如全频段节点贡献量计算和离散频率节点贡献量计算。全频段计算时间相对较长，但全频段还可以通过Peakout定义输出，此时求解时间也大大缩短。离散频率点（也称为关注频率点）计算时间相对较短，在实际工程应用更为广泛。

2.2.1 节点贡献量定义，首先在计算文件开头定义节点贡献量输出，其关键字是PFGRID，这个关键字里可以设置输出许多参数，一般定义流体节点输出即可。

图2 节点贡献量输出设置

2.2.2 全频段输出设置，如需要计算20-200Hz范围内的节点贡献量，即设置如下，见图3所示。

图3 全频段输出设置

在全频段输出时，我们也可以通过Peakout关键字输出峰值频率，如下图4所示。若采用Peakout输出，需要在全局参数设置PEAKOUT及PFGRID，如

图4 PEAKOUT输出设置

2.2.3离散频率输出设置，可以通过FREQ关键字设置输出，即输出所关注 的频率，见图5所示。

图5 离散频率输出设置

2.3 节点贡献量后处理。NVHD 提供了NVH 问题的一套完整的解决方案，节点贡献量分析只是其中一个部分。在NVHD进行后处理非常便捷，提供了多样化的选择。

2.3.1 全频段节点贡献量后处理，首先导入节点贡献量计算文件H3D，并勾选相应的选项，如下图6所示。

图6 节点贡献量结果导入

图7 全频段节点贡献量频率

从节点贡献量结果中可以定位到所需要关注的频率峰值，并进行节点位置查看，进而找到产生问题的初步来源，同时还可做一些study，从节点贡献角度看其影响大小。

图8 节点贡献量结果查看

2.3.2 PEAKOUT后处理，首先导入节点贡献量计算文件H3D，此时在可选择的频率只有之前通过关键字定义的峰值频率输出，如下图6所示。

图9 PEAKOUT频率

2.4 NTF优化。根据节点贡献量分析结果，对后门内板结构进行优化，优化后结果如下图10所示，从优化结果看，在37Hz处峰值下降明显。

图10 NTF优化前后对比图

3. 小结

 （1）噪声传递函数（NTF）分析作为汽车NVH开发过程中一个非常重要的分析项，同样也是所有传函中相对比较有挑战性的一个分析，好的工具能让我们事半功倍；

（2）节点贡献量分析方法给NTF分析带来福音，也给NVH分析人员带了信心；

（3）当然一个问题的解决方法有很多种，没有一成不变的方法，只有灵活的应用，只要能解决问题都是好方法、好工具。

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