基于LMS Virtual.Lab的油底壳辐射噪声预测分析

随着以仿真计算为主的振动噪声控制技术应用于产品结构设计的日益成熟,仿真技术对发动机油底壳的表面辐射噪声预测分析起到了越来越大的作用.本文根据油底壳实体模型建立了有限元分析模型,通过模态分析确定了主要振动位置,利用ANSYS谱分析得到了表面振动位移,采用直接边界元法利用LMS Virtual.Lab软件分析了油底壳外场辐射噪声,并探讨了油底壳含油量及肋板结构对辐射噪声的影响.     

面向多目标拓扑优化的薄壁件辐射噪声优化设计

为了研究薄壁件辐射噪声对内燃机噪声的影响,以冲压油底壳为研究对象,将拓扑优化、有限元分析、频响分析、辐射噪声仿真以及消声室振动测试结果集成一体,取油底壳安装位置振动载荷作为输入,进行流固耦合模态参与因子、振动响应计算,获得声辐射频谱;以改善油底壳辐射噪声声压级为最终目标,选取贡献量大的多阶模态固有频率和共振频率下多振动响应峰值为目标关联序列,归一化处理确定加权因子,多目标形貌优化使全频段整体优化效果提升;通过对油底壳结构优化方案进行验证,证明该方法切实可行。结果表明:面向多目标拓扑优化的方法避免了传统设计的单纯依赖设计经验或模仿竞品柴油机结构的盲目性,可用于指导柴油机噪声、振动与声振粗糙度的正向设计。     

内燃机镁、铝铸件NVH性能比较研究

以某型号汽油机油底壳为例,运用有限元/边界元法对相同体积的镬、铝合金结构各自的NVH性能进行对比分析.首先运用自由悬挂的支撑方式对油底壳进行了模态识别试验,并对结构进行了表面振动测试和噪声识别,发现结构在1400 Hz左右振动最为剧烈.仿真方面,用有限元法计算了铝合金油底壳模态频率,计算值和试验值吻合较好,而相同结构镁舍金油底壳固有频率比原油底壳稍低;频响计算结果表明,相同激励下镁合金油底壳由于材料优良的阻尼性能结构响应小于铝合金油底壳;最后运用边界元法进行噪声辐射分析结果显示,镁合金油底壳噪声总声功率级低于铝合金油底壳噪声总声功率级.     

含阻尼结构的下曲轴箱声辐射特性研究

应用模态叠加法分析了油底壳在指定激励下的结构振动响应;然后应用ATV（声传递向量）＆MATV（模态声传递向量）法,在声振分析软件SYSNOISE中计算了油底壳的辐射声功率级、声场场点声压等声学结果。采用约束阻尼结构对油底壳进行声辐射控制的研究,得到了阻尼处理后的结构动态特性及声辐射特性结果。与原油底壳相比,各阶固有频率、表面振动速度、振动加速度显著降低,辐射声功率、声场声压也均有所降低,具有较好的减振降噪效果。     

虚拟预测-形貌优化方法在油底壳低噪声设计中的应用研究

为了降低发动机的整机辐射噪声,采用虚拟预测形貌优化方法对某柴油机油底壳进行了低噪声改进设计.将虚拟预测方法与试验法有机结合,采用有限元法与声学边界元仿真相结合的设计思路:用试验法实测油底壳表面振动载荷,用有限元法分析载荷作用下的动态响应,用声学边界元仿真模拟由该动态响应引起的辐射噪声;并在此基础上对原油底壳运用形貌优化的方法进行以降低辐射噪声为目标的优化设计,同时,在形貌优化结果的基础上,结合冲压结构加工工艺性要求提出了改进方案.研究结果表明:形貌优化方法的仿真结果与试验结果吻合较好,总辐射声功率级降低了3.2dB,降噪效果明显.     

发动机油底壳辐射噪声预测方法的研究

介绍了对发动机油底壳进行噪声预测的两种方法。通过振动速度法,估算了油底壳辐射的声功率级。用FEM／BEM方法进行预测时,考虑了油底壳中润滑油的耦合作用,并对耦合情况与非耦合情况的计算结果进行了比较,表明耦合作用对油底壳的振动有较大影响,并与声强法测量的油底壳左右两侧的声强图进行了比较,声强分布基本一致。结论：FEM／BEM方法是预测发动机油底壳辐射噪声的有效方法。     

柴油机主要零部件振动特性及辐射噪声分析

本文以95型柴油机为例，用有限元法计算了其传递特性和振动响应；并通过试验记录了各主要外部构件的振动特性，得到了10000Hz以内的频谱图；同时，还用声强法测量了标定工况下的辐射噪声。计算和试验结果显示油底壳、缸体、正时齿轮盖是该机最主要的辐射噪声源。文中还探讨了降低辐射噪声的途径。     

柴油机机体模态分析与结构改进

为降低机体的表面结构振动和噪声辐射,采用ANSYS有限元分析软件建立了495型柴油机机体的有限元模型,对其进行自由模态分析,并对机体进行了试验模态分析。通过有限元结果和试验结果比较,验证了计算模型的准确性。根据模态分析结果,得出机体的固有振动特性。在该模型的基础上,增加了梯形加强板结构,使其固定于机体油底壳法兰底部。计算结果表明,铝制加强板能提高机体裙部刚度,抑制机体裙部的开合振动,有效地提高机体的固有频率。     

基于形貌优化的柴油机油底壳减振设计

油底壳的振动作为发动机噪声的主要来源,其振动特性直接影响发动机整体噪声性能。通过对柴油机油底壳计算模态与试验模态比较分析,验证有限元模型正确性,结合形貌优化分析方法,对油底壳进行改进。结果表明:优化后油底壳1阶模态振幅明显降低,且振动区域相对于优化前趋于均匀。油底壳结构优化后频率明显提高,其中1阶频率提高幅度最大,提高幅值达到89 Hz,比例达到32.2%。优化后油底壳刚度有大幅度增加,其中1阶增加比例达到75.6%,9阶以及10阶增加幅度达66.6%与57.7%。     

基于虚拟材料法建模的柴油机振动噪声分析

为精确模拟螺栓连接,并实现柴油机复杂结构的快速高效建模,提出了一种基于虚拟材料模拟螺栓连接的动力学参数化建模方法.结合工程数据,详细介绍了虚拟材料法动力学建模的过程;通过对比机体装配体的计算模态和试验模态,并结合计算模态保证判据(MAC),结果发现:基于虚拟材料法的计算和试验前三阶模态振型完全对应、MAC值全部大于0.9,且模态频率相差在5%以内,初步验证了其用于装配体模态计算具有较高的精度.将整机运用虚拟材料法和绑定约束法分别建模进行了振动噪声计算,结果表明:基于虚拟材料法的整机振动加速度计算值为146.3 dB,接近试验值的145.6 dB;整机辐射噪声A计权计算值为109.5 dB,与试验值108.0 d B相差较小;且振动和噪声计算与测试曲线贴合较好,进一步验证了此法用于整机振动噪声计算也具有较高精度,其相较于绑定约束法整机振动响应计算效率也显著提高.     

发动机表面辐射效率及辐射噪声

本文利用平板理想化法计算了一个六缸汽油机各表面辐射噪声并用铅覆盖法对各表面噪声进行了实测。通过对发动机右侧面及油底壳的噪声、振动及辐射效率的比较,说明了辐射效率对辐射噪声的影响。计算了该发动机主要表面的辐射效率,并指出,控制该发动机主要表面的中、高频振动是控制辐射噪声的有效方法。编制了发动机表面或其他机器表面辐射效率计算机程序,并提出了固定支承边界和带加强筋平板的处理方法。     

基于结构刚度灵敏度分析的油底壳结构改进

采用结构参数灵敏度分析的方法,对油底壳部分区域进行了模态频率变化的考察,并根据考察结果进行了结构改进和试验研究.结果表明:结构灵敏度分析方法能够快速准确地判断结构参数的主要影响因素,结构改进后的油底壳能够降低噪声1 dB(A)左右,表面振动同样具有不同程度的下降.     

基于ATV技术的油底壳声辐射预测及板块贡献量分析

建立了油底壳的有限元模型和半消声室辐射声场边界元模型,将试验测得油底壳螺栓孔处振动加速度信号作为激励,对油底壳进行强迫响应计算,得到油底壳表面振速。运用声学传递向量（ATV）技术,计算得到了油底壳辐射声功率、外场域点声压（级）、结构面板声学贡献量,提出了油底壳优化设计方案,为整个动力总成的减振降噪奠定基础。     

Integrated virtual-design methods for forecasting radiated noise of single cylinder diesel block

The two cycle dynamical results, such as the bearing load, the piston thrust, and the load spatial distribution etc., were obtained by hybrid dynamical simulation of the flexible assembly of the block and crank-train. The finite element model of the block was validated by modal test. The frequency response of the block was calculated using the finite element method (FEM). Finally, the radiated noise such as sound power level and efficiency in the out sound field were obtained using the direct boundary element method (BEM).     

6105QA柴油机油底壳模态参数的识别及辐射噪声的控制

本文建立了结构振动与辐射噪声间的关系,识别了油底壳模志参数。以6105QA柴油机油底壳为列,论述了控制油底壳振动与辐射噪声的途径。     

某单缸柴油机气缸体辐射噪声的集成化虚拟预测

采用混合多体动力学对某单缸柴油机气缸体与曲柄连杆系统耦合模型进行仿真分析,得到柴油机两个工作循环内气缸体结构上的主轴承、平衡轴轴承及气缸套等部位动态载荷分布。建立气缸体结构有限元分析模型,并利用试验模态验证有限元模型的有效性。将动态载荷施加在对应的气缸体结构有限元模型上,求解得到气缸体结构频率响应特性。最后,利用有限元频率响应的计算结果,采用直接边界元法得到气缸体结构对外声场的辐射噪声功率级及声辐射效率。     

基于BEM的发动机油底壳表面辐射噪声预测

在发动机油底壳动态特性分析的基础上,采用BEM(边界元法)对油底壳表面进行了噪声预测.在预测的过程中发现中部底板产生最大激励响应.通过预测结果与实验结果比较,表明采用边.界元法预测结构表面的辐射噪声,具有较高可靠性,而且润滑油的耦合作用对油底壳声功率级的影响不可忽略.     

用液固耦合方法研究柴油机油底壳辐射声场

随着科技水平的进步,人们对生存环境要求的日益提高,在发动机产生的公害中,噪声问题已逐渐被重视起来.实践表明,油底壳是发动机中的主要表面噪声辐射源.为了更有效的对油底壳噪声进行仿真研究,建立了机油与油底壳的液固耦合模型,将有限元（FEM）与边界元（BEM）结合起来,探讨了油底壳表面辐射声场的仿真分析方法,研究了结构刚度和结构阻尼等因素变化对其的影响.     

Integrated virtual-design methods for forecasting radiated noise of single cylinder diesel block

The two cycle dynamical results, such as the bearing load, the piston thrust, and the load spatial distribution etc., were obtained by hybrid dynamical simulation of the flexible assembly of the block and cranktrain. The finite element model of the block was validated by modal test. The frequency response of the block was calculated using the finite element method (FEM). Finally, the radiated noise such as sound power level and efficiency in the out sound field were obtained using the direct boundary element method (BEM). __________ Translated from Chinese Internal Combustion Engine Engineering, 2007, 28(4): 76–80 [译自: 内燃机工程]