内燃机振动、噪声的多体动力学分析

以某六缸柴油机为研究对象，运用多体动力学对内燃机振动、噪声进行仿真分析。建立了高质量的有限元模型和仿真模型，用非线性阻尼弹簧模拟运动件间的连接。通过发动机的表面振动速度来评价辐射噪声，改进发动机的结构，增加局部刚度。对发动机两种结构的计算结果进行了比较，取得了降低振动噪声的结果。     

基于多体动力学的电动客车变速器噪声预测研究

以国内某品牌纯电动客车变速器为研究对象,运用多体动力学方法对变速器进行动力学分析和辐射噪声数值仿真。首先,综合考虑齿轮传递误差、时变啮合刚度、壳体柔性等因素,建立了变速器多体动力学模型,对变速器进行动力学分析,并提取变速器壳体轴承位置激励载荷,之后采用声学有限元法对变速器进行辐射噪声数值仿真。最后,进行了变速器振动噪声台架试验,试验结果和仿真较为吻合,研究表明,基于多体动力学的变速器噪声预测方法可以准确地预测变速器辐射噪声,为进一步研究变速器噪声优化设计提供参考。     

基于多体动力学仿真技术的多缸发动机噪声预测

对一台四冲程直列四缸涡轮增压柴油发动机建模,使用多体耦合和有限元边界元来进行噪声辐射预测。对其进行多体动力学仿真,模拟这台发动机从1 500~4 000 r/min的工作状态,确定动力总成的激励大小,还特别估计出了作用在缸体上的作用力。在发动机动力系统的动态描述中,同时考虑气体压力对燃烧过程的影响和运动部件惯性力的作用。此外还评估了实际发动机的操作性能,曲柄和缸体都被视为自由体。依据ISO3744标准,基于著名的MATV方法,利用模态参与因子的缸体激励,计算出距发动机1m处的发动机噪声辐射大小。通过LMS Virtual.Lab工具,对发动机动力总成的动态及振动噪声表现进行描述。     

活塞销偏置对非道路柴油机振动与噪声的影响研究

基于发动机活塞运动方程及柔性多体动力学理论,运用模态综合方法对机体和曲轴进行模态缩减,建立了活塞动力学计算及整机多体动力学仿真模型,通过模态试验对有限元仿真模型的准确性进行验证。仿真分析了不同活塞销偏置量对活塞动力学及发动机振动噪声的影响规律,结果表明:随着活塞销负偏置量的增加,压缩上止点附近的活塞敲击时刻提前,敲击能量逐渐减小。不同活塞销偏置方案下,发动机机体、汽缸盖罩、油底壳、齿轮室罩及飞轮壳均在二阶谐次下振动较剧烈,当活塞销偏置-1.6 mm时,振动最剧烈。随着活塞销负偏置量的增加,各部件表面辐射声功率级先减小后增大,在1/3倍频带500～1 250 Hz中心频率的表面辐射声功率级较大,活塞销偏置-0.4 mm时声功率级最小。综合活塞动力学、振动及噪声特性的分析结果,此发动机的活塞销负偏置设计值应取0.4～0.8 mm最好。     

基于多体动力学仿真技术的多缸发动机噪声预测

对一台四冲程直列四缸涡轮增压柴油发动机建模,使用多体耦合和有限元边界元来进行噪声辐射预测.对其进行多体动力学仿真,模拟这台发动机从1 500 ～4 000 r/min的工作状态,确定动力总成的激励大小,还特别估计出了作用在缸体上的作用力.在发动机动力系统的动态描述中,同时考虑气体压力对燃烧过程的影响和运动部件惯性力的作用.此外还评估了实际发动机的操作性能,曲柄和缸体都被视为自由体.依据ISO3744标准,基于著名的MATV方法,利用模态参与因子的缸体激励,计算出距发动机1m处的发动机噪声辐射大小.通过LMS Virtual.Lab工具,对发动机动力总成的动态及振动噪声表现进行描述.     

基于MATV方法的某发动机噪声仿真计算

针对发动机辐射噪声问题展开研究,应用有限元法对某发动机进行模态计算,然后基于模态声传递向量(Model acoustic transfer vector,MATV)技术与边界元法,计算得到发动机的辐射噪声响应,并计算得到其噪声传递函数。基于此,对发动机机体辐射噪声进行传递路径分析。本文将有限元方法中的噪声响应计算应用到了发动机的噪声预估中,对发动机的振动噪声控制具有一定的学术价值以及工程意义。     

重型变速箱振动噪声特性仿真分析

以某重型变速箱为研究对象,对其进行巡航工况下振动与噪声辐射的仿真分析。借助多体动力学方法,建立重型变速箱的多体动力学模型并进行验证,仿真计算变速箱壳体各轴承支座处的支反力。将求解得到的支反力加载到经过验证的变速箱壳体有限元模型的相应位置,利用模态叠加法,求解变速箱壳体的结构响应。最后,通过声学边界元法计算得到变速箱该巡航工况下的噪声辐射。对仿真得到的巡航工况下变速箱壳体的结构响应及噪声辐射进行时频分析,确定该重型变速箱巡航工况下的振动噪声特性,为变速箱的后期优化提供依据。     

基于模态分析的发动机表面振动预测分析

以某发动机动力总成为对象,采用多参考点最小二乘复频域法,通过模态试验测得振动响应,以获得发动机模态参数及振型。同时采用有限元-多体动力学-边界元相结合的方法,对其声场和表面振动速度进行预测。结果表明:该发动机前四阶模态主要以弯曲和绕X轴一阶扭转为主,发动机辐射噪声能量及表面振动主要集中在进、排气侧,频带为450～650Hz。研究结果为发动机设计改进提供依据,对发动机设计具有较强的实用价值。     

基于发动机激励的整车结构噪声优化设计

为实现在整车开发前期对发动机激励的整车噪声进行预测,提出缸压试验与发动机多体动力学仿真相结合的方法,实现了发动机阶次激励力的模拟。以某车型为研究对象,通过建立搭载发动机阶次激励力的整车有限元模型,进行强迫分析,实现基于发动机激励的整车结构噪声预测并运用试验验证了该方法的有效性。针对预测结果显示的发动机高转速时整车噪声突出的问题,融合TPA和ODS分析,提出了在右驱动轴增加阻尼器的优化方案,使问题噪声得到较明显改善。     

基于动力总成和车身整体的发动机怠速激励下车身振动仿真研究

综合运用多体动力学、有限元法、动态响应灵敏度分析和结构优化方法,研究基于动力总成和车身整体的发动机怠速激励下车身振动的动态仿真。以某国产客车为研究对象,分别建立十二自由度整车动力学模型和白车身有限元模型。以悬置系统的动载荷为桥梁,将动力学仿真和有限元仿真结合起来,定量求解发动机怠速激励下车身特征点的动态响应。对比分析特征点动态响应的仿真结果与实车测试结果,验证仿真方法的正确性。将此振动仿真方法应用到结构优化中,针对实车上出现怠速工况下VIP座椅位置振动异常问题,以动态响应灵敏度分析为指导,通过对车架和车身底板骨架整体结构局部调整和尺寸优化,提高了客车的乘坐舒适性能。     

内燃机曲轴轴系多体动力学分析

基于虚拟样机技术,采用结合有限元法(FEM)的多体系统仿真(MSS)方法对汽车发动机曲轴进行扭转振动分析。建立了包括柔性体曲轴在内的内燃机曲轴系统的多体动力学模型。根据多体动力学进行模拟仿真计算,将计算值与实测值进行对比分析,发现仿真结果与实测结果吻合较好。并由此模型对发动机采用停缸系统时的扭振特性进行模拟,分析了计算结果,提出了较好的停缸方案。     

激励力对发动机机体表面振动影响的仿真分析研究

发动机工作时内部主要激励力包括燃气爆发压力、活塞连杆等运动件惯性力、配气机构激励力和活塞敲击力等,机体表面振动是发动机内部各种激励力叠加的响应,构成成分复杂。通过AVL EXCITE软件,建立有限元与多体动力学联合仿真模型,计算获得不同激励力作用下的机体表面振动信号数据,再通过时域、频谱分析,研究激励力对机体表面振动的影响,从而解决真实发动机难以进行相关试验测试分析的问题,为发动机振动分析与优化设计提供可靠的依据。     

发动机曲轴主轴承磨损对机体表面振动特性影响的仿真分析

发动机曲轴轴承承受复杂交变载荷作用,长时间运行难免产生机械磨损,使发动机出现异常振动和噪声。在AVL EXCITE平台下建立发动机多体动力学仿真分析模型,通过改变ENHD扩展液力滑动轴承模型的相关参数,模拟曲轴主轴承磨损状态。经模型仿真计算,获取发动机不同轴承间隙下的轴承载荷和对应机体表面振动信号变化情况,从而可从激励力变化角度解析轴承磨损故障对机体表面振动的影响,为基于振动信号的轴承磨损故障特征提取提供良好分析依据。     

近场结构声辐射模态分析

为减小由瑞利积分计算结构声辐射功率的复杂性及结构振动模态声辐射耦合对辐射效率的影响,提出以有限离散思想为基础的结构近场声辐射模态分析方法,该方法对结构辐射表面进行离散化,利用叠加原理建立近场声辐射模态模型和辐射声功率的计算公式。以简支板为例,利用有限元和边界元法对近场结构声辐射进行仿真分析,计算了结构声辐射模态,辐射效率,声功率及场点声压等声场特性参数,并讨论了不同力作用位置对结构声辐射的影响,得到了简支板结构在简谐激励力作用下的近场声辐射特性。该分析对复杂结构声的近场声辐射仿真计算和主动控制有重要指导意义。     

液压模块挂车刚柔耦合仿真及振动实验分析

针对车体的柔性特性对液压模块挂车动态的影响、并提高仿真计算精度的问题。运用ANSYS建立车体有限元模型并计算模态特征。在多体系统动力学理论基础上,将车体的模态中性文件导入ADAMS作为柔性体,建立整车刚柔耦合动力学模型。由路面不平度时域激励信号对动力学模型进行仿真,结合挂车的结构振动试验,从仿真计算与试验的结果对比表明:所建立车体有限元与挂车刚柔耦合动力学模型具有一定的准确性。进一步分析在不同的运行工况如车度、道路等级对挂车动态响应及平顺性的影响。     

探究柴油机结构噪声预测及其优化控制

本文主要通过对多体动力学分析方法求解了在缸内气体压力驱动下的活塞侧推力和主轴承座受力,根据目前对于柴油机结构噪声预测技术的分析,本文基于混合多体动力响应分析和有限元分析的联合方法对在燃烧和机械激励力联合作用下的柴油机表面振动响应进行测试求解,最终基于工程表面振动速度发对整机辐射噪声声功率进行了预测,根据预测结果对柴油机噪音大的结构进行了有效的优化,满足于低噪音的需求。     

AUV特种发动机振动平衡研究

斜盘式活塞发动机振动力的不平衡是自主水下航行器(AUV)的主要噪声来源。为了平衡机构振动力,降低发动机振动噪声,在发动机结构分析的基础上,基于空间机构振动力平衡理论及虚拟样机技术,采用配重法进行了发动机配重平衡,及添加配重块前后发动机主要部件的运动学和动力学仿真计算,得到了平衡配重参数及相关构件的运动学和动力学特性曲线。结果表明,只需在斜轴和周转斜盘上配重即可平衡机构振动力,配重能有效降低各构件运动学及动力学特性的振荡,且不影响各构件的运动,有效降低了发动机的振动噪声。     

基于刚柔混合模型的动力传动系振动特性分析

针对某前置后驱微型车存在的急加速工况下振动噪声问题,建立了该车型动力传动系ADAMS多体动力学模型,详细介绍了基于ABAQUS有限元软件建立柔性体中性文件的过程,对动力传动系进行了无阻尼自由振动模态分析;基于建立的急加速工况下的发动机激励模型,对动力传动系进行了强迫振动仿真,分析了部分参数变化对振动的影响,为动力传动系统振动的进一步研究奠定了基础。     

轴向柱塞泵壳体降噪区域识别

为了精确识别轴向柱塞泵壳体降噪区域,首先,搭建液压-多体动力学耦合模型,求解结构噪声激振力;然后,分析零部件模态并试验验证,建立装配体有限元模型,开展基于模态的振动响应分析,通过振动实验验证模型准确性,搭建轴向柱塞泵声学边界元模型,分析其辐射噪声特性;最后,基于声学传递向量原理,开展模态及板面声学贡献量分析,对壳体噪声辐射板面进行合理划分,分析其对关键频率下辐射噪声的贡献量。研究表明:轴向柱塞泵振声模型具有良好的准确性;某板面在辐射噪声突出的1350 Hz频率下,其声学贡献量达到46.1%。精确识别了轴向柱塞泵壳体降噪区域,为其降噪优化设计提供有效指导。     

盘式永磁电动机振动与噪声特性的研究

通过对盘式永磁电动机三维磁场的计算,得出了盘式永磁电动机三维磁密分布.利用Maxwell应力张量法对气隙轴向电磁力进行计算,并对力密度进行谐波分析,用数值方法找到了产生轴向电磁力谐波的规律.电动机模态分析是确定电动机定子在轴向电磁力作用下是否发生共振的重要手段.文中用三维有限元法计算了5kW盘式永磁电动机的前10阶模态.为定子振动模态阶数与声辐射系数关系的研究及振动和噪声值的预估奠定了基础.最后,通过盘式永磁电动机噪声和振动的实验研究,验证了轴向电磁力波频率与振动模态频率的关系.