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斯堪尼亚公交车：Actran NVH新功能提高了通勤者的舒适度
2019-11-22 22:28:03· 来源：MSC软件
概况世界上许多城市都面临着城市交通方式的改变。低颗粒排放和对更安全、更安静的环境的需求是塑造未来交通的关键概念。电动和自动驾驶车辆作为可持续交通系统的
概况
世界上许多城市都面临着城市交通方式的改变。低颗粒排放和对更安全、更安静的环境的需求是塑造未来交通的关键概念。电动和自动驾驶车辆作为可持续交通系统的推动者，其最新技术的涌现正在加速用户的使用。
设计电动和自动驾驶车辆对NVH设计和工程团队来说是一个挑战：他们需要在处理新的噪声源和进行结构设计时，应对消费者对声学舒适性日益增长的期望。
对于斯堪尼亚这个世界领先的交通解决方案提供商来说，在设计过程中考虑司机和乘客的声学舒适性一直是非常重要的。愉快的驾车和乘坐体验不仅对购买者或通勤者至关重要，而且还影响健康和生产力。斯堪尼亚致力于通过优化车辆内部噪音的水平和质量，使其车辆紧随当今消费者对声学的预期。通过大量的测试和振动声学仿真技术新方法的使用，NVH特性得以不断优化和发展。在众多新技术方法的尝试中，斯堪尼亚巴士公司的计算团队决定使用Actran虚拟统计能量方法这项新功能来评估其公交车产品的中高频振动声学性能。
“有了Actran 虚拟统计能量方法，我们现有的有限元模型能够被重新利用，这对于我们来说是最好的设计方式。”—Per-Olof Berglund，斯堪尼亚巴士高级NVH CAE工程师
挑战
公共汽车有多种类型的发动机（包括混合动力结构）。可以保证正常运行时间的情况下，将可靠性和低环境影响结合起来，是一种经济有效的城市交通解决方案。能够在提供高效的交通运输平台的同时提供舒适的环境对乘客和司机都是一个挑战。在考虑车内NVH舒适性方面，驱动最终车辆内部声音和振动水平有多种因素。一方面，需要调查和预测人体对低频振动的敏感性。在这些频段内，道路和动力系统的激励是车身振动的主要原因；另一方面，辅助装置产生高频噪声，这正是人的耳朵非常敏感的频段，所以也需要关注；最后，电动动力系统也很重要，不仅是在汽车行业，在公共交通领域，也常常采用电动动力系统，这样会产生高频的激励。
MSC软件解决方案
为了覆盖更宽的频率，斯堪尼亚巴士计算团队正在研究能够满足新要求的合适方法，既可以利用有限元模拟中的经验，现有的有限元模型也可以被再次利用。
从有限元到统计能量
“有了Actran 虚拟统计能量方法，我们现有的有限元模型能够被重新利用，这对于我们来说是最好的状态。” Per Olof Berglund，斯堪尼亚巴士高级NVH CAE工程师说道。使用Actran SEA模块和虚拟统计能量方法，CAE工程师确实能够使用他们现有的有限元声振耦合模型（模态振性和特征值）去创建一个统计能量模型。这不需要通过实验或者解析公式即可建立统计能量模型。
图1-MSC Nastran有限元和ActranSEA模型
振动声学响应预测
使用MSC Nastran提取的结构和声学模态创建巴士完整的声振耦合SEA模型。在Actran图形界面中根据有限元单元属性号和结构的材料以及形状划分子系统，用来创建统计能量矩阵。
图2-创建Actran虚拟统计能量模型需要的输入
Actran的统计能量方法模块提供了从现有的低中频响应到中高频响应的平滑过渡。工程师能够让他们的工作更有价值，同时在创建准确的统计能量模型时没有对几何结构形状的任何限制。
图3-整个巴士结构上的能量-模态频响（蓝色）和虚拟统计能量响应（红色）
Actran通过外插值功能，在更短的时间里获得更高频的SEA参数。计算得到整个关心频段中的能量级、动能和平均声压级。
图4-巴士子系统上的动能响应-外插值结果
图5-声腔子系统上的平均声压级响应-外插值结果
传递路径分析
Actran统计能量模型有丰富的结果输出形式，其中包括查看不同的两个子系统之间的能量流动。工程师对这种等效的传递路径很感兴趣，可以帮助分析振动能量是如何传递到其他结构部件上。通过选取感兴趣的子系统，用户可以查看对于不同载荷工况作用下选定子系统中的能量随频率而变化的来源。
图6-从载荷施加结构部件（前风挡）到感兴趣的部件（巴士后墙板）200Hz和800Hz的传递路径分析
关于斯堪尼亚
斯堪尼亚是世界领先的运输解决方案提供商。他们正在与合作伙伴和客户一起推动向可持续运输系统的转换。2018年，他们交付了8.8万辆卡车、8500辆公共汽车以及12800台工业和船舶发动机给顾客。净销售额超过1370亿瑞典克朗，其中约20%与服务相关。始建于1891年的斯堪尼亚，现在业务已覆盖100多个国家，拥有员工约52100人。研发集中在瑞典，巴西和印度设有分支机构。生产制造在欧洲、拉丁美洲和亚洲，非洲、亚洲和欧亚大陆设有区域生产中心。斯堪尼亚是特拉顿集团的一员。
世界上许多城市都面临着城市交通方式的改变。低颗粒排放和对更安全、更安静的环境的需求是塑造未来交通的关键概念。电动和自动驾驶车辆作为可持续交通系统的推动者，其最新技术的涌现正在加速用户的使用。
设计电动和自动驾驶车辆对NVH设计和工程团队来说是一个挑战：他们需要在处理新的噪声源和进行结构设计时，应对消费者对声学舒适性日益增长的期望。
对于斯堪尼亚这个世界领先的交通解决方案提供商来说，在设计过程中考虑司机和乘客的声学舒适性一直是非常重要的。愉快的驾车和乘坐体验不仅对购买者或通勤者至关重要，而且还影响健康和生产力。斯堪尼亚致力于通过优化车辆内部噪音的水平和质量，使其车辆紧随当今消费者对声学的预期。通过大量的测试和振动声学仿真技术新方法的使用，NVH特性得以不断优化和发展。在众多新技术方法的尝试中，斯堪尼亚巴士公司的计算团队决定使用Actran虚拟统计能量方法这项新功能来评估其公交车产品的中高频振动声学性能。
“有了Actran 虚拟统计能量方法，我们现有的有限元模型能够被重新利用，这对于我们来说是最好的设计方式。”—Per-Olof Berglund，斯堪尼亚巴士高级NVH CAE工程师
挑战
公共汽车有多种类型的发动机（包括混合动力结构）。可以保证正常运行时间的情况下，将可靠性和低环境影响结合起来，是一种经济有效的城市交通解决方案。能够在提供高效的交通运输平台的同时提供舒适的环境对乘客和司机都是一个挑战。在考虑车内NVH舒适性方面，驱动最终车辆内部声音和振动水平有多种因素。一方面，需要调查和预测人体对低频振动的敏感性。在这些频段内，道路和动力系统的激励是车身振动的主要原因；另一方面，辅助装置产生高频噪声，这正是人的耳朵非常敏感的频段，所以也需要关注；最后，电动动力系统也很重要，不仅是在汽车行业，在公共交通领域，也常常采用电动动力系统，这样会产生高频的激励。
MSC软件解决方案
为了覆盖更宽的频率，斯堪尼亚巴士计算团队正在研究能够满足新要求的合适方法，既可以利用有限元模拟中的经验，现有的有限元模型也可以被再次利用。
从有限元到统计能量
“有了Actran 虚拟统计能量方法，我们现有的有限元模型能够被重新利用，这对于我们来说是最好的状态。” Per Olof Berglund，斯堪尼亚巴士高级NVH CAE工程师说道。使用Actran SEA模块和虚拟统计能量方法，CAE工程师确实能够使用他们现有的有限元声振耦合模型（模态振性和特征值）去创建一个统计能量模型。这不需要通过实验或者解析公式即可建立统计能量模型。
图1-MSC Nastran有限元和ActranSEA模型
振动声学响应预测
使用MSC Nastran提取的结构和声学模态创建巴士完整的声振耦合SEA模型。在Actran图形界面中根据有限元单元属性号和结构的材料以及形状划分子系统，用来创建统计能量矩阵。
图2-创建Actran虚拟统计能量模型需要的输入
Actran的统计能量方法模块提供了从现有的低中频响应到中高频响应的平滑过渡。工程师能够让他们的工作更有价值，同时在创建准确的统计能量模型时没有对几何结构形状的任何限制。
图3-整个巴士结构上的能量-模态频响（蓝色）和虚拟统计能量响应（红色）
Actran通过外插值功能，在更短的时间里获得更高频的SEA参数。计算得到整个关心频段中的能量级、动能和平均声压级。
图4-巴士子系统上的动能响应-外插值结果
图5-声腔子系统上的平均声压级响应-外插值结果
传递路径分析
Actran统计能量模型有丰富的结果输出形式，其中包括查看不同的两个子系统之间的能量流动。工程师对这种等效的传递路径很感兴趣，可以帮助分析振动能量是如何传递到其他结构部件上。通过选取感兴趣的子系统，用户可以查看对于不同载荷工况作用下选定子系统中的能量随频率而变化的来源。
图6-从载荷施加结构部件（前风挡）到感兴趣的部件（巴士后墙板）200Hz和800Hz的传递路径分析
关于斯堪尼亚
斯堪尼亚是世界领先的运输解决方案提供商。他们正在与合作伙伴和客户一起推动向可持续运输系统的转换。2018年，他们交付了8.8万辆卡车、8500辆公共汽车以及12800台工业和船舶发动机给顾客。净销售额超过1370亿瑞典克朗，其中约20%与服务相关。始建于1891年的斯堪尼亚，现在业务已覆盖100多个国家，拥有员工约52100人。研发集中在瑞典，巴西和印度设有分支机构。生产制造在欧洲、拉丁美洲和亚洲，非洲、亚洲和欧亚大陆设有区域生产中心。斯堪尼亚是特拉顿集团的一员。
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