LMS工程咨询部凭借多年的丰富经验,开发了新的传递路径分析(TPA)技术,使LMS创造出能够用于整个开发流程的新技术,在整个开发过程中加速了故障诊断。开发新产品的时候,制造商常常面临一系列的束缚,其中包括很难快速地找到产品设计中的缺陷。
LMS工程咨询部凭借多年的丰富经验,提出了新的方法以克服上述困难。测试和仿真技术的进步逐渐摆脱了传递路径分析(Transfer Path Analysis,TPA)方法的约束,使LMS创造出能够用于整个开发流程的新技术。通过利用CAE驱动的贡献量分析的观点,工程师能有效地识别噪声问题根源,并且快速评估可能的解决方案。
避免开发后期高成本的设计修改
噪声问题常常到开发后期才显现出来,此时修改设计耗时耗力。正因为如此,改进的TPA技术能够帮助工程师在开发流程的初期诊断出设计缺陷的问题根源。试验传递路径模型的建立,始于工作载荷辨识,譬如在路面和底盘测功机试验中的工作载荷辨识。随后,估算噪声传递函数,又是在试验室的环境下进行。分离载荷和传递的特殊信息是鉴别噪声问题源,以及提供有效解决方案的基础。
近几年来,LMS通过“贡献量分析”概念,将TPA方法应用于CAE技术中,其中“贡献量分析”概念源于已有的单元力估算技术。基于试验的TPA方法提供实际的载荷数据,创建可靠的工程模型,所以基于这个模型的贡献量分析概念更加有效(见图1)。这些分析模型可以结合关键问题区域、面板和结构部分等进行考虑,因此工程师能够对整个系统噪声和振动现象进行合理的有效评估。
图1 快速TPA技术能够针对特殊的噪声问题鉴定关键贡献量子系统
提高TPA分析的速度和精度
近年来,激励和测试设备的发展有力地提高了TPA测试的速度,同时也满足了不断提高的精度需求。基于结构声振互易特性而带来的源和接收者之间的可逆性,其中一个重要的应用就是互易性测试。在这一领域,LMS开发了多种类型的体积速度声源(Volume Velocity Sources),以用于特定的测试频带。最近,LMS利用一系列惯性激振器提高了系统级测试的速度和质量,进一步扩展了体积速度声源(Qsources)的硬件组合。
工况下传递路径分析
与工作模态分析相类似,工作状态下的TPA技术也获得了发展,即OPA。OPA将目标响应以路径响应的方式表示,通过将各个路径的响应叠加在一起作为整体目标响应的贡献量,帮助用户平衡各路径响应。OPA的关键技术是计算传递矩阵H,其中矩阵H被定义为单输入与单输出的关系,忽略其他输入。利用OPA技术,我们能够在短短一天内识别出汽车发动机引起的主要噪声;与此相反,传统的TPA技术则需要长达一两周的时间。由于减少了试验室测量时间,这种方法显得更加有效;但是另一方面,用户必须仔细获取来自实际传递路径分析的结果。此外,由于OPA技术的主要结果是路径贡献量,而不是路径载荷,这使得OPA不适合与CAE数据结合在一起。
快速TPA
在很多NVH应用中,工程师面临的首要挑战是识别关键子系统对特定噪声问题的贡献量。在评估气体振动与结构振动噪声、或者分析前悬架与后悬架冲击时,NVH团队通常没有太多的时间利用复杂的系统进行冗长的试验任务。为了满足这些需求,LMS工程咨询部开发了速度更快的测试程序——快速TPA。新的TPA方法利用有限的FRF试验,弥补传统故障诊断的不足。它重复利用工作测试中现有的设备,仅需要数量有限的试验室测量,而且不用更换现有的设备。因此,快速TPA是快速评估主贡献或者子系统的有效解决方案。由于传感器性能不断提高,允许工程师在不增加设定时间的情况下,不断地改善路径载荷的品质。
模态贡献量分析(MCA)
在NVH故障诊断中,路径贡献量分析非常重要。然而,在低频情况下,根据路径分解整体问题显得并不相关。类似响应贡献量的概念,利用模态模型能够应用于问题源的分析。在这种情况下,系统函数由模态参数、载荷、模态参与因子和各个频率的工作响应构成,表示了模态贡献量的叠加。模态贡献量分析的典型应用是计算空气噪声问题的面板模态,或者是轮胎模态对路面噪声的影响。除了NVH问题以外,操稳性能的评估也得益于这项技术,因为它能够让低频响应分解为模态贡献量,来表征车身的薄弱点(见图2)。MCA使得工程师更早地确认这些车身薄弱点,在选择材料的时候节省大量成本。
图2 模态贡献量功能对车身模型的振动问题进行解耦
选择恰当的TPA
在TPA工程项目中,LMS工程咨询部能够帮助开发团队改进产品设计,并采取对策来快速获取更好的系统性能。专用技术使得程序能够选择恰当的TPA方法组合,以及在日常开发工作中运用这些技术。总而言之,改进后的TPA方法将仿真和试验相结合,成为产品开发不可或缺的一部分。通过对特定问题识别其主要贡献量,LMS专家能够制定切合实际的改进方案,并有效地优化振动噪声性能。
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