基于Hypermesh和Nastran的声固耦合频率响应分析
贺李平_HyperMesh在流固耦合仿真中的应用
HyperMesh在流固耦合仿真中的应用贺李平顾亮北京理工大学机械与车辆工程学院HyperMesh在流固耦合仿真中的应用Application of HyperMesh on FSI simulation贺李平顾亮(北京理工大学机械与车辆工程学院)摘要: 介绍HyperMesh在流固耦合仿真中的应用。
针对一个简易的阀系结构，采用HyperMesh建立流体和固体有限元模型，再分别导入CFX和ANSYS进行流固耦合仿真计算。
建模和分析过程显示：HyperMesh在处理复杂模型时具有明显优势，并且对于外部求解器具有良好的支持。
关键词: HyperMesh，流固耦合，阀系，大变形Abstract This paper introduces the application of HyperMesh on FSI simulation. The fluid and solid FEA models are set up with HyperMesh on the basis of a simple valve structure. Then, both of fulid and solid models are transmited to CFX and ANSYS respectively for FSI simulation. The process of modeling and simulation showed that HyperMesh has obviously advantage dealing with complex models. Besides, HyperMesh supports various solvers very well.Key words:HyperMesh, FSI, valve, large deflection1 概述流固耦合(Fluid-Structure Interaction, FSI)是目前众多领域研究的热点和难点之一[1]。
基于Hypermesh和Nastran的声固耦合频率响应分析
基于Hypermesh和Nastran的声固耦合频率响应分析CAE联盟论坛精品讲座系列基于Hypermesh和Nastran的声固耦合频率响应分析主讲人Lengxuef CAE联盟论坛—大区版主模型描述：外部为长方形铁盒，如图1所示。
图1 结构有限元模型材料类型为MAT1各向同性材料。
材料参数为：弹性模量2e5Mpa 泊松比0.3密度7.85-9ton/mm^3单元类型为shell。
内部为空气，如图2所示。
图2 声腔有限元模型材料类型为MAT10 流体材料。
材料参数为：密度1.2e-12 ton/mm^3 声速340000mm/s单元类型为Psolid，需要注意的是在Psolid的第八域内设定为PFLUID表示为流体单元。
另外需要将组成流体单元的节点的第七域设定为-1，表示组成流体单元的节点。
（Card Edit-Nodes-Edit进行设定）声固耦合界面定义通过Analysis-Control Card-ACMODL定义结构与声腔的耦合关系。
这里主要有两种：一是在耦合界面上结构模型与声腔模型的节点坐标一一对应，但不是重合（即同一坐标分别有一个结构节点和一个声腔节点）这时需要使用ACMODL，IDENT定义。
如果耦合界面上不是节点一一对应的关系，则需要通过ACMODL，DIFF定义。
边界条件结构网格两端表面的四角（共八个节点）约束所有自由度。
如图4所示。
通过SPC卡片定义：Analysis-constraints，选择节点进行定义，其中load typers=spcBDF文件中SPC卡片参数如下：SPC 1 892 1234560.0SPC 1 907 1234560.0SPC 1 912 1234560.0SPC 1 928 1234560.0SPC 1 949 1234560.0SPC 1 959 1234560.0SPC 1 1050 1234560.0SPC 1 1280 1234560.0载荷选取结构模型下表面中间一点施加Z向单位激振力，如图5所示，激振力的频率范围为0-200Hz图5 载荷1通过DAREA卡片定义集中力Analysis-constraints ，选择节点进行定义，其中load typers=DAREADAREA2168731.0+72激励频率范围通过TABLED2定义TABLED2 50.0+ 0.0 1.0 200.0 1.0ENDT3然后用RLOAD2将DAREA和TABLED2连接起来，表示激励频率范围为0-200Hz求解参数设定SOL中选择SOL111 模态频率响应求解器采用Sol11求解频率响应需要定义如下卡片：首先定义模态求解卡片，通过EIGRL定义。
轿车车室声固耦合系统的模态分析_马天飞
机械工 程 学报
C H IN E S E JO U R N A L O F M E C H A N ICA L E N G IN E E R IN G
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N 0. 7 2 005
轿 车车室声 固祸合 系统 的模 态分析
马天 飞
(吉林大学 汽车 工 程 学院 长 春 1 3 0 0 2 2 )
料 卡(M AT lo
卡
,
)
并定义 流体(即 空气)的体积 模量
(1 41
.
6
kP
a)
和密度 (l
.
29
kg / m )3 ; 在单元 特性 卡 的第 8
域 中填 入 “ PFL U ID ” 声明是流 体单元 。 这样 就将 车
室空腔 的有 限元 实体模 型转换 为声学模 型 , 如图 lb
所 示 。 模 型 中去 除 了座椅 所 占空 间 , 包含 2 2 4 2 个
第 一 阶纵 向声学 模态 (图3 a) 的节线 大 致 处 于车 室 中间位 置 , 向两端 声 压逐渐 增大 。 由于 车室 空 腔 模型是左 右对称 的, 因此室 内声压分 布也 是对称 的 。 图 3 b 中的声压 是横 向分布 的 , 节线 处于 车 室纵 向对
称 面上 。 而 134
.
9 5 o Hz
的声学模态表现 为 声压在横 、
纵两个 方 向上分布 的综 合模式 , 它 的节线近 似 为首
阶纵 向和 横 向模态节 线 叠加 的结果 。 另外 , 由于在 垂 直 方 向上 车 室形 状 很 不规 则 , 导致 垂 向模 态 (图 3 d) 的声压 分布 也 不规则 , 且节 线变得 不清 晰 。 2. 4 祸合 系统 的模态分 析
HyperMesh频率响应
对平板的直接频率响应分析-OS-1100本部分描述如何导入一个已有的平板有限元模型、施加边界条件并对问题进行有限元分析。
使用直接法对平板施加频率可变的单位载荷。
在HyperView和HyperGraph中进行后处理以显示变形、模态形状和频率相位输出特性。
下面的练习包括：●在HyperMesh中建立问题●提交计算●查看结果（HyperView和HyperGraph）载入用户界面并导入有限元模型1.启动HyperMesh。
2.从User Profiles对话框中选择OptiStruct，点击OK。
3.点击Files Panel工具栏按钮。
4.在面板左方选择import子面板。
5.选择FE。
6.点击import…。
弹出Open file…浏览窗口。
7.选择direct_response_flat_plate_input.fem文件，路径<install_directory>/tutorials/os/。
8.点击Open。
direct_response_flat_plate_input.fem模型载入当前的HyperMesh中。
9.点击Return返回主菜单。
施加载荷和边界条件本部分，模型的一个边缘将被约束。
在平板自由边缘上的一点沿Z轴正方向将施加一个单位垂直载荷。
创建两个载荷集spcs和unit-load:1.点击Collectors工具条按钮。
2.在面板左方选择create子面板。
3.点击collector type开关并从弹出菜单中选择load collectors。
4.点击name=输入spcs。
5.点击color选择一种颜色。
6.点击creation method开关从弹出菜单中选择no card image。
7.点击create。
创建了新的载荷集spcs。
8.点击name=输入unit-load。
9.点击color选择一种颜色。
10.点击create。
创建了新的载荷集unit-load。
P023-用MSC.Nastran进行流固耦合系统的动力学分析
用MSC.Nastran进行流固耦合系统的动力学分析王安平刘兵山中国科学院光电研究院北京 100190摘要：本文用Nastran2005对一个流固耦合系统进行了模态分析，结合一个密闭的薄壁结构模型，给出了分析的一般过程和需要注意的问题，也给出了该薄壁结构的模态频率、空腔系统的声学模态频率，以及耦合系统中，结构和空腔的声学模态频率和振型的变化。
关键词：Nastran，流固耦合，声学Modal Analysis Using MSC.Nastran for CoupledFluid-Structure SystemWANG Anping, LIU BingshanAcademy of Opto-Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190 ChinaAbstract：The paper introduced the modal analysis method for the coupled fluid-structure (CFS) system using MSC.Nastran2005. Combinedthe model of a sealed laminated structure, analytical approach andwatchful items are presented. And making use of the MSC software, thestructure modal analysis and the cavity acoustic modal analysis of the CFSsystem are simulated.Keywords: Nastran, Coupled fluid-structure, Acoustics0 前言流固耦合法广泛应用于声学和噪声控制领域，如发动机的噪声控制。
对空腔结构(比如汽车车室、宇宙飞船船舱)进行流固耦合分析，可以知道耦合作用对系统模态的影响，可为研究耦合系统的声学特性提供可靠的理论和试验依据。
模态谐响应分析瞬态动力学分析声模态声固耦合论文资料
重型载重汽车驾驶室的动态特性分析【摘要】随着我国重载汽车国际化市场的推进,竞争日趋激烈,对其性能的要求不再局限于载重性、动力性方面,而是朝着舒适性、低噪声的方向发展,而要减少振动和降低噪声,就必须全面了解驾驶室的动态特性。
基于此,本文以某载重汽车驾驶室为原型,运用了有限元方法对驾驶室的动态特性和车内声场特性进行了研究。
本文首先应用三维软件UG建立了该驾驶室模型,将其导入HyperMesh中进行了前处理和划分网格,将生成的有限元模型输入到ANSYS中进行计算,求得了该驾驶室的前10阶模态固有频率及振型,发现第一阶模态频率略高于怠速频率。
此外,从模态振型分析中找出了结构的薄弱部位,通过谐响应和瞬态动力学响应分析,得出了这些薄弱部位节点处的响应。
结果表明,驾驶室的侧围窗口和前围窗口下部的振动响应幅值最大,易发生疲劳破坏。
其次,本文利用SYSNOISE计算了车内声模态,结果表明车内声场的各阶模态形状基本上呈前后、左右和上下方向对称分布,车内声场共鸣频率和模态形状主要由其几何形状决定。
为了进一步确定由驾驶室结构振动引起的车内辐射噪声声压,本文进行了声固耦合计算,得到了驾驶员、乘客左右耳处的位置的声压级曲线。
最后,本文依据驾驶室动态特性... 更多还原【Abstract】 Owing to the fact that the developing international markets of home-made heavy truck has resulted in fierce competitions, what demand on the performance of heavytruck is not only the load capacity and power property, but also the comfortability and low noise. Thus, in order to reduce the vibration and noise, the dynamic property of cab should be studied deeply. According to this, the dynamic property and acoustic field of a type of truck cab are studied using FEM method.3D model of the heavy-du... 更多还原【关键词】模态；谐响应分析；瞬态动力学分析；声模态；声固耦合；【Key words】modal；harmonic analysis；transient analysis；acoustic modal；acoustic-structure coupling；【索购硕士论文全文】Q联系Q：138113721 139938848 即付即发目录摘要3-5ABSTRACT 5-6第一章绪论10-201.1 研究课题的来源101.2 本研究的背景和意义10-121.3 载重汽车驾驶室动态特性分析和NVH的发展现状及研究综述12-171.3.1 载重汽车驾驶室动态特性的研究综述12-141.3.2 模态分析在驾驶室设计中的应用现状14-151.3.3 NVH在汽车设计中的应用现状15-171.4 本课题的主要研究内容17-20第二章驾驶室CAD模型的建立20-282.1 UG软件简介202.2 驾驶室曲面建模中主要用到的UG命令20-222.3 驾驶室模型的建立22-262.3.1 驾驶室建模主要的思路222.3.2 驾驶室建模的简化22-232.3.3 驾驶室的CAD模型23-262.4 本章小结26-28第三章驾驶室CAE模型的建立28-403.1 有限元法理论基础28-303.1.1 有限元理论简述28-293.1.2 有限元基本原理29-303.2 HyperMesh、ANSYS软件介绍30-323.2.1 HyperMesh主要功能30-313.2.2 ANSYS功能简介31-323.3 驾驶室有限元模型的建立32-393.3.1 驾驶室UG模型的导入323.3.2 驾驶室模型几何清理32-343.3.3 驾驶室模型抽取中面34-353.3.4 驾驶室划分网格35-393.4 本章小结39-40第四章驾驶室结构模态分析40-484.1 驾驶室模态分析原理40-434.1.1 模态分析理论40-424.1.2 模态特征值求解方法简述424.1.3 模态分析步骤42-434.2 驾驶室模态分析43-464.2.1 驾驶室模态计算结果43-454.2.2 计算结果分析45-464.3 本章小结46-48第五章驾驶室结构的响应分析48-565.1 驾驶室谐响应分析48-525.1.1 谐响应分析理论基础48-495.1.2 谐响应求解方法49-505.1.3 谐响应分析步骤50-515.1.4 驾驶室谐响应计算51-525.2 驾驶室瞬态动力学分析52-555.2.1 瞬态动力学分析理论基础52-535.2.2 驾驶室瞬态动力学计算与分析53-555.3 本章小结55-56第六章驾驶室声场的研究56-726.1 声学基本理论56-616.1.1 声学基本假设566.1.2 声学基本方程56-576.1.3 理想气体声波方程57-586.1.4 无衰减波动方程的离散化58-596.1.5 声学流体矩阵的引出59-606.1.6 衰减声波的有限元分析60-616.2 驾驶室声学模态分析61-656.2.1 声学模态理论61-626.2.2 SYSNOISE简介626.2.3 驾驶室声场有限元模型的建立62-636.2.4 驾驶室声模态的计算63-656.3 驾驶室声固耦合分析65-696.3.1 声固耦合理论65-666.3.2 驾驶室声固耦合计算66-696.4 本章小结69-72第七章驾驶室结构改进72-807.1 驾驶室改进后模态计算72-777.1.1 薄弱部位的改进72-747.1.2 改进后的模型模态计算74-777.2 驾驶室改进后声压计算77-797.3 本章小结79-80第八章总结与展望80-828.1 工作总结80-81 8.2 工作展望81-82。
基于hypermesh与Nastran的分析实例大全
实例1.模态分析模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。
利用hypermesh和nastran做模态分析简约流程如下：1.打开hypermesh进入nastran模块2.定义材料注意：对于不同材料E，NU，RHO取值不同3.定义属性4.定义component5.定义力注意：设置所需模态的阶数，注意前六阶为刚体模态。
6.定义load step设置SPC和METHOD,类型选择模态7.定义control card选择AUTOSPC,BAILOUT为0,DORMM为0,PARAM为-1 8.保存文件，在nastran中进行计算。
1、 2、实例2. 基于hypermesh 及nastran 的动刚度分析打开 hypermesh 选择 nastran 入口。
打开或导入响应模型（只是网格不带实体）。
3、点击material 创建材料。
a) Type 选择 ISOTROPIC （各向同性）b) card image 选择 MAT1（Defines the material properties for linearisotropic materials.）nastran help 文档。
c) 点击 creat/edit ，编辑材料属性输入 E （弹性模量）、NU （泊松比）、RHO （密度）。
由于各物理量之间都是相互关联的因此要 注意单位的选择（详情见附件一）。
这里选择通用的 E=2.07e5，NU=0.3，RHO=7.83e-9。
4、 点击properties 创建属性。
a) 由于是二维模型 type 选择 2D 。
Card image 选择 PSHELL （壳单 元）。
Material 选择刚才新建的材料。
b) 点击 creat/edit 。
基于HyperMesh二次开发的飞机紧固件有限元快速建模廖焕臣
基于HyperMesh二次开发的飞机紧固件有限元快速建模廖焕臣发布时间：2023-06-05T02:29:41.544Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：廖焕臣[导读] 目前飞机的连接结构多为铆钉、高锁等紧固件，一架大型飞机的铆钉数量多达百万，同时铆钉的连接强度对飞机安全至关重要，在强度分析工作中需要对每颗铆钉进行强度校核以保证飞机安全。
所以在飞机的有限元建模工作中，需要建立每颗铆钉的有限元模型，但是传统的人工建模需要花费大量时间。
中航通飞华南飞机工业有限公司珠海 519040摘要：目前飞机的连接结构多为铆钉、高锁等紧固件，一架大型飞机的铆钉数量多达百万，同时铆钉的连接强度对飞机安全至关重要，在强度分析工作中需要对每颗铆钉进行强度校核以保证飞机安全。
所以在飞机的有限元建模工作中，需要建立每颗铆钉的有限元模型，但是传统的人工建模需要花费大量时间。
本文针对这个问题编写了基于HyperMesh二次开发的Tcl脚本，以某型飞机浮筒为例，通过脚本自动识别铆钉的连接层数，自动设置connector单元的中心位置和搜索半径，确保connector单元建模成功率达到100%；并通过VBA脚本实现CATIA软件中几何模型与HyperMesh之间的参数传递，自动赋予connector单元属性，最终实现铆钉的自动化建模，极大提高了飞机的有限元建模效率。
关键词：HyperMesh二次开发；自动化建模；飞机铆钉连接飞机结构的连接方式多为铆钉、螺栓等连接，其中铆钉连接又是飞机结构中经常使用的连接方式，大型飞机上的铆钉数以百万计，在建立飞机细节有限元模型进行应力应变分析时，需要花费大量时间去构建数量庞大的铆钉模型。
经验表明，有限元前期建模在整个有限元分析工作量中占70%-80%左右，同时，飞机的设计过程是一个不断迭代的动态过程，每一次迭代都需要相应的进行新一轮的结构调整和有限元模型的重新生成，对于铆钉的手动建模通常费时费力。
基于MSC Nastran结构声学耦合分析功能的车内乘员噪声水平分析
基于MSCNastran结构声学耦合分析功能的车内乘员噪声水平分析作者：李飞摘要：基于MSC.Nastran结构声学耦合分析功能，以车内乘员耳旁噪声水平为分析目标，考察某款车型发动机悬置和变速器悬置安装位置的垂直冲击输入和扭转振动输入，评估其对车内乘员耳旁噪声水平的贡献，从而为降低乘员耳旁噪声水平，提高乘员舒适性与车辆NVH 品质提供优化方向。
关键字：MSC.Nastran，结构声学耦合分析，噪声，NVH引言随着我国汽车工业的迅猛发展，汽车保有量的不断增加，人们对高品质高性能的轿车的需求越来越多。
在满足高安全、低油耗、经久耐用以及低费用保养的基础上，人们对轿车的驾乘平顺性能和乘坐舒适性能的要求也越来越严格。
多数的消费者在驾驶汽车时，期望得到安静与平稳，以能够充分地享用车内语音通讯和车载音像娱乐系统，因此在购买汽车时非常在意汽车的振动与噪声性能。
统计分析表明，汽车的振动与噪声性能和消费者对汽车的总体印象和评价直接相关。
另一方面，随着汽车技术的不断推陈出新，各级供应商和整车厂之间的日益紧密合作，不同品牌的使用性能和安全性能的差别日趋缩小，相比之下，汽车的舒适性能常常成为区分汽车品牌好坏的重要因素。
为了能吸引更多的消费者选购自己品牌的汽车，汽车厂商在产品设计开发时非常重视降低产品的振动噪声水平，以提高车辆的乘坐舒适性能。
目前，汽车振动噪声控制技术常用的方法有两种，一种是基于数值计算的方法，另一种是基于试验测试的方法，二者各有优缺。
基于数值计算的方法通过仿真计算来模拟振动噪声特性，便于对结构进行修改，预测和优化，节约时间和成本，但其受限于模型建立的准确水平和计算的边界条件。
试验测试方法对实际产品进行振动噪声测试，结果直观，数据准确，能直接反映车辆的NVH 性能。
但由于测试需要对实车进行测试，在产品的设计开发阶段，尤其是样车还没有生产出来时无法对产品的振动噪声性能进行测试，因此试验方法无法在设计阶段对车辆的振动噪声性能进行控制。
基于MSC Nastran的后保险杠频率响应分析
基于MSC Nastran的后保险杠频率响应分析作者：熊伟余显忠黄晖来源：《计算机辅助工程》2013年第03期摘要：某皮卡样车后保险杠支架在进行45 000 km耐久试验过程中，后保险杠右安装支架加强钣开裂，后保险杠左、右安装支架的安装车架开裂.基于MSC Nastran的频率响应分析对该支架进行仿真分析，找出开裂失效的原因，并提出改进方案.关键词：后保险杠；频率响应分析； MSC Nastran中图分类号： U463.83文献标志码： B0引言江铃某车型样车后保险杠系统在45 000 km耐久试验中，右后保险杠安装支架加强钣开裂，左、右后保险杠安装支架安装处开裂.耐久试验工况包括：坏路、越野路、高速、山路和平路.失效照片见图1.应用频率响应分析方法，对该后保险杠系统进行仿真分析，找出其开裂失效的原因，并提出改进意见.（a）支架开裂处（b）车架尾端开裂处1.1有限元网格划分后保险杠系统三维数模见图2.采用HyperMesh前处理软件对几何模型进行网格划分[1].由于主要考察后保险杠附近车架的受力状态，截取部分车架模型进行计算.网格大小为2 mm.单元类型为S4和S3.车架和后保险杠的材料性能见表1.采用大型通用有限元软件MSC Nastran进行数值计算.改进方案最大应力出现在38 Hz附近，后保险杠支架处最大应力为228.6 MPa，车架与贴板边缘处最大应力为67 MPa.根据路谱测试数据（图5），在38 Hz处对应的加速度峰值很小.故在实际工况中，改进方案后保险杠支架及车架处受力会更小.判断该改进方案能够满足耐久测试要求.4结束语根据改进方案进行设计变更，制造样件装配在样车上进行耐久测试.改进方案后保险杠未出现开裂失效，顺利通过了45 000 km耐久试验.通过先进的有限元技术，重现后保险杠故障失效模式并提出改进方案，并对改进方案进行数值计算，从中选择最优的改进方案.这种方法大大缩短工程问题的解决周期，降低产品设计以及样件生产的成本，更及时有效地支持工程问题的解决，可以为同类问题的解决提供一种借鉴.。
“源”-“路径”-“响应”分析法在某房车怠速轰鸣音上的应用
m/s2，问题⻋前顶盖振动明显大。
“拍振”⻋内声腔，且越靠近前挡⻛玻璃振幅越大。
S
P
E
C
022021 SPECIALPURPOSEVEHICLE
TECHNICFORUM
“源”“- 路径”“- 响应”分析法在某房⻋怠速轰鸣音上的应用
Application of "Source" - "Path" - "Response" Analysis on Idding Booming Noise of a motorhome 林文干 于友明 李浩亮 李安⺠
机舱噪声 问题⻋ (Real) 机舱噪声 商品⻋ (Real) [dB/20u Pa] 100 80
60
40
20
0
Cursor values X: 25.000 Hz Y: 97.687 dB/20u Pa Y: 95.201 dB/20u Pa
. 问题诊断 用 N V H 专 用 设 备 采 集 问 题 ⻋ 主 驾 右 耳 、最 后 排 的 噪
复测隔振率，隔振率、被动侧振动均已满足要求。主观评价 问题⻋，地板振动、方向盘振动有较明显改善，但⻋内轰鸣 音没有改善。⻋内噪声的测试结果如图6所示，主驾右耳25 Hz轰鸣音只降低了1.3 dB，最后排25 Hz轰鸣音只降低了 0.8 dB，改善效果很小。
100% 80% 60% 40% 20%
0%
60 40
20
0
0
40
80
120 160 200
[Hz]
图 怠速⻋内-机舱噪声频谱图
机舱噪声的比较，问题⻋辆的刚体振动、机舱噪声与正常的 商品⻋基本一致。判断源是正常的，下一步要剖析路径。
模态分析和频率响应分析的目的【范本模板】
有限元分析类型一、nastran中的分析种类（1)静力分析静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段，主要用来求解结构在与时间无关或时间作用效果可忽略的静力载荷（如集中载荷、分布载荷、温度载荷、强制位移、惯性载荷等)作用下的响应、得出所需的节点位移、节点力、约束反力、单元内力、单元应力、应变能等.该分析同时还提供结构的重量和重心数据。
（2）屈曲分析屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷,NX Nastran中的屈曲分析包括两类:线性屈曲分析和非线性屈曲分析。
（3)动力学分析NX Nastran在结构动力学分析中有非常多的技术特点，具有其他有限元分析软件所无法比拟的强大分析功能。
结构动力分析不同于静力分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用。
NX Nastran的主要动力学分析功能:如特征模态分析、直接复特征值分析、直接瞬态响应分析、模态瞬态响应分析、响应谱分析、模态复特征值分析、直接频率响应分析、模态频率响应分析、非线性瞬态分析、模态综合、动力灵敏度分析等可简述如下:❑正则模态分析正则模态分析用于求解结构的固有频率和相应的振动模态，计算广义质量，正则化模态节点位移，约束力和正则化的单元力及应力，并可同时考虑刚体模态。
❑复特征值分析复特征值分析主要用于求解具有阻尼效应的结构特征值和振型，分析过程与实特征值分析类似.此外Nastran的复特征值计算还可考虑阻尼、质量及刚度矩阵的非对称性.❑瞬态响应分析(时间-历程分析）瞬态响应分析在时域内计算结构在随时间变化的载荷作用下的动力响应，分为直接瞬态响应分析和模态瞬态响应分析。
两种方法均可考虑刚体位移作用。
直接瞬态响应分析该分析给出一个结构随时间变化的载荷的响应.结构可以同时具有粘性阻尼和结构阻尼。
该分析在节点自由度上直接形成耦合的微分方程并对这些方程进行数值积分，直接瞬态响应分析求出随时间变化的位移、速度、加速度和约束力以及单元应力。
基于NASTRAN的汽车副车架模态频响分析
基于NASTRAN的汽车副车架模态频响分析为研究副车架与发动机叠加共振对车体的影响，利用NASTRAN对副车架进行模态频响分析，得出测试点的响应值；对悬置进行动刚度扫频试验，结合悬置的动刚度曲线，为避开副车架与发动机因频率相近出现低阶频率耦合，而造成的副车架刚度下降提供验证指导，文章采用有限元技术与试验相结合的方式来进行验证。
标签：副车架；频响分析；NVH引言副车架对汽车行驶时减小路面震动，改善车体结构，提高人员舒适性具有重大作用，其合适的刚度和强度在抵抗车体疲劳破坏方面意义重大，而连接副车架与发动机的悬置在隔绝汽车震动时，必须有良好的动静刚度，否则过硬过软不但会对车体造成受力不均，还容易引起车体振动，产生噪声，影响汽车稳定性及成员舒适性。
文章对副车架及悬置进行动刚度分析，来验证发动机与副车架是否发生频率耦合而产生共振，同时也为悬置开发提供指导。
1 副车架模型建立及理论分析1.1 有限元模型建立由引言得知，为减缓发动机因自身激励带来的震动而与副车架所受激励产生的震动叠加，需对连接两者的悬置进行动刚度试验，动刚度试验采用美国MTS 公司研发产的831弹性体试验系统进行试验（悬置动刚度曲线为图8、图9、图10）。
对副车架上的悬置安装点进行频响分析，再结合对悬置进行的扫频试验，根据频响分析结果与扫频所得的动刚度曲线来选择所需的悬置，防止叠加共振，产生放大效应，加速车架损坏。
根据悬置的共振频率来避开发动机与副车架的叠加共振。
文章将对某轿车简化副车架进行频响分析，来确定副车架在路面激励的作用下对整车底盘及副车架如何避开发动机工作时产生的激励频率，如图1为简化副车架有限元模型。
图1 副车架有限元模型1.2 模态频响分析理论模态频率响应分析是结构在外界激励作用下随时间的响应[2]。
模态频率响应分析是将n阶自由度系统的运动方程，进行一次坐标变换，用振型坐标代替原来的有限元节点坐标[1]。
对于模态法的频率响应问题，可以分成两步来求解，即第一步先结算结构的固有频率，第二步在已计算的固有频率基础上再进行频率响应的计算.根据振动微分方程（1）模态法首先进行模态分析得到系统的特征值？姿=？棕12和响应特征向量。
Hypermesh与Nastran模态分析详细教程
Hypermesh & Nastran 模态分析教程摘要：本文将采用一个简单外伸梁的例子来讲述Hypemesh 与Nastran 联合仿真进行模态分析的全过程教程内容:1. 打开” Hypermesh 14.0 ”进入操作界面，在弹出的对话框上勾选nastran '模块，点‘ok '，1如.1 图所示。
图 1.1-hypermesh 主界面2. 梁结构网格模型的创建在主界面左侧模型树空白处右击选择‘Creat '–‘ Component ',重命名为‘ BEAM'，然后创建尺寸为100*10*5mm 3的梁结构网格模型。
（一开始选择了Nastran 后，单位制默认为N, ton, MPa, mm. ）。
本例子网格尺寸大小为 2.5*2.5*2.5mm 3，如图 2.1 所示：图 2.1- 梁结构网格模型3. 定义网格模型材料属性在主界面左侧模型树空白处右击选择‘Creat ' –‘Material '，如图3.1 所示：图 3.1- 材料创建在模型树内Material 下将出现新建的材料‘ Material 1'，将其重命名为' BEAM'。
点击‘BEAM' , 将会出现材料参数设置对话框。
本例子采用铁作为梁结构材料，对于模态分析，我们只需要设定材料弹性模量，泊松比，密度即可。
故在参数设置对话框内填入一下数据：完整的材料参数设置如图 3.2 所示：图 3.2-Material 材料参数设置同理，按同样方式在主界面左侧模型树空白处右击选择‘Creat ' –‘Pro perty '，模型树上Property 下将出现新建的‘ Property1 '，同样将其重命名为‘BEAM '，点击Property 下的‘BEAM '出现如图所示属性参数设置对话框。
由于本例子使用的单元为三维体单元，因此点击对话框的‘card image '选择‘ PSOLID '，点击对话框内的Material 选项，选择上图 3.3-Property 属性设置最后，点击之前创建的在Component 下的‘ BEAM'模型话框（图 3.4 ），把Property 和Material 都选上对应的‘格模型材料属性的定义。
HyperMesh与Nastran 求解出错的几个常见的原因。
rbe2单元中都是从节点，则也会出错。这种情况多发生在将对称结构的一半模型镜像
复制过来，然后合并节点，若镜像前对称面上有一个rbe2单元，合并节点后中间同一 个位置就有两个重合的rbe2单元。
错误2：rbe2 单元首尾相连构成一个圈，这种情况也会出错。
检查方法： （1）. 检查是否有重合的rbe2单元并删去。 Tool →check elems → 1-d → duplicates ，然后提示区就会显示有几个重复节 点， → save failed (将重合的rbe2保存起来)→ F2（进入到删除面板） → 倒三角框 选择elems →再单击一下elems，选择retrieve，（将刚才save failed 的单元选中） → delete entity。
五：刚性过大
有些时候，因为某些单元的刚性过大而导致求解出错。比如，在模拟销轴的时 候，销轴用梁单元来模拟，如果梁单元的数目很少，则有很能因为梁单元的刚性过 大而导致 出错，解决的办法之一是增加梁单元的数目。(个人总结的经验。） f06 文件中错误提示：
（2）. 点击这个图标，让shell单元单独显示：
然后就可以将shell单元删除了。这是该component里面就只剩下solid单元了。
三. 刚性单元rbe2 的依附性错误。
错误1：rbe2 单元的主节点A可以连接多个从节点，而一个从节点B只能连接一个
主节点，即一主可以有多从，而一从只能有一主。还有一种比较特殊的情况就是两个 节点A、B通过两个rbe2连接，如果A在这两个rbe2单元中都是主节点，那么B在这两个
二. 单元与其属性不匹配
在创建三维solid单元的时候，一般情况下需要先创建二维shell单元，有时候为了操 作方便将这两种单元放在了同一个component里了，然后该component被赋予三维单元 的属性，但这样一来该component里面的shell二维单元与该component的被赋予的三维
贺李平_HyperMesh在流固耦合仿真中的应用
贺李平_HyperMesh在流固耦合仿真中的应⽤HyperMesh在流固耦合仿真中的应⽤贺李平顾亮北京理⼯⼤学机械与车辆⼯程学院HyperMesh在流固耦合仿真中的应⽤Application of HyperMesh on FSI simulation贺李平顾亮(北京理⼯⼤学机械与车辆⼯程学院)摘要: 介绍HyperMesh在流固耦合仿真中的应⽤。
针对⼀个简易的阀系结构，采⽤HyperMesh建⽴流体和固体有限元模型，再分别导⼊CFX和ANSYS进⾏流固耦合仿真计算。
建模和分析过程显⽰：HyperMesh在处理复杂模型时具有明显优势，并且对于外部求解器具有良好的⽀持。
关键词: HyperMesh，流固耦合，阀系，⼤变形Abstract This paper introduces the application of HyperMesh on FSI simulation. The fluid and solid FEA models are set up with HyperMesh on the basis of a simple valve structure. Then, both of fulid and solid models are transmited to CFX and ANSYS respectively for FSI simulation. The process of modeling and simulation showed that HyperMesh has obviously advantage dealing with complex models. Besides, HyperMesh supports various solvers very well.Key words:HyperMesh, FSI, valve, large deflection1 概述流固耦合(Fluid-Structure Interaction, FSI)是⽬前众多领域研究的热点和难点之⼀[1]。
Nastran频率响应分析
1) 定义频率响应问题中频率集，通过开始频率、结束频率、对数增量数目 2) 格式
3) 由情况控制卡FREQUENCY = SID选取 4) 单位：cycles per unit time 5)
8.3.3.4 FREQ3卡
1) 定义频率响应问题中频率集，通过指定两模态频率间的激励频率数 2) 格式
1） 定义为频率的函数 2） MSC/NASTRAN 中的几种定义
• RLOAD1: 用实部和虚部定义频变载荷 • RLOAD2 ：用大小和相位定义频变载荷 • LSEQ ：用静态载荷产生动态载荷 3） 用 DLOAD数据集卡组合频变力 4） RLOADi卡由DLOAD 情况控制卡选择
8.4.1 RLOAD1卡片
INPUT FILE FOR PROBLEM #5
ID SEMINAR, PROB5 SOL108 TIME30 CEND TITLE = FREQUENCY RESPONSE DUE TO UNIT FORCE AT TIP ECHO = UNSORTED SPC = 1 SET 111 = 11, 33, 55 DISPLACEMENT(SORT2, PHASE) = 111 SUBCASE 1 DLOAD = 500 FREQUENCY = 100 $ OUTPUT (XYPLOT) $ XTGRID= YES YTGRID= YES XBGRID= YES YBGRID= YES YTLOG= YES YBLOG= NO XTITLE= FREQUENCY (HZ) YTTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT LOADED CORNER, MAGNITUDE YBTITLE= DISPLACEMENT RESPONSE AT LOADED CORNER, PHASE XYPLOT DISP RESPONSE / 11 (T3RM, T3IP)
轿车驾驶室声学响应仿真分析与优化
轿车驾驶室声学响应仿真分析与优化发表时间：2011-12-17 刘建伟刘二宝王志亮彦斌关键字：声固耦合传递路径分析板件贡献量分析阻尼材料本文针对某轿车后排乘客耳旁噪声水平过高的问题，建立该车结构声学耦合系统有限元模型。
通过声灵敏度分析得到左前悬架安装点位置到驾驶室内的声学响应为驾驶室内噪声的主要传递路径，并进行板件贡献量分析，找到对后排乘员耳旁噪声贡献量显著的板件。
1 前言随着社会的快速发展，人们对高性能轿车的需求越来越多。
在满足安全、低油耗以及疲劳耐久性的基础上，人们对轿车的驾乘平顺性能和乘坐舒适性能的要求也越来越严格。
多数的消费者在购买汽车时非常在意汽车的振动与噪声性能。
统计分析表明，汽车的振动与噪声性能已经成为消费者评判汽车品牌好坏的重要因素之一。
为了提高车辆的乘坐舒适性能，汽车厂商在产品设计开发阶段非常重视降低产品的振动噪声水平，以提高市场的竞争力。
本文利用有限元分析技术对某款轿车驾驶室内声学响应进行分析，在得到驾驶室内部声学动态特性分析的基础上，对驾驶室进行板件声学贡献量分析，找出了在特定频率下对于驾驶员右耳声压贡献量突出的振动板件，提出了降低由结构振动引起的车内低频噪声的措施。
最后通过试验验证了方法的有效性。
2 驾驶室声固耦合分析理论基础2.1 驾驶室封闭空间的声学系统驾驶室内声振耦合作为一种物理现象，满足三个物理定律，即牛顿第二定律、质量守恒定律、及描述声强、温度及体积等状态参数关系的物态方程，运用这些基本定律，可以得到描述声振耦合现象的波动方程。
因为主要考虑小振幅状态下的线性声学，对空气做以下假设：(1)流体是可压缩的，密度随压力变化而变化；(2)流体是非黏性流体，没有黏性引起的能量损耗；(3)流体中没有不规则流动；(4)流体是均质的，各点平均密度和声压相同；(5)空气中传播的是小振幅声波。
在上述假设条件下，对于驾驶室封闭空间的声学系统，声波方程可以表示为式中，△2为拉普拉斯算子；p为瞬时声压；c为空气中的声速，c=；K为流体压缩模量；ρ为流体密度。
基于hypermesh及nastran的动刚度以及频率响应曲线图文教程
Nastran帮助文档D:\Program Files\nastran2010\md20101\Doc\pdf_nastran1、打开hypermesh选择nastran入口。
2、打开或导入响应模型（只是网格不带实体）。
3、点击material创建材料。
a)Type选择ISOTROPIC（各向同性）b)card image选择MAT1（Defines the material properties for linearisotropic materials.）nastran help文档。
c)点击creat/edit，编辑材料属性输入E（弹性模量）、NU（泊松比）、RHO（密度）。
由于各物理量之间都是相互关联的因此要注意单位的选择（详情见附件一）。
这里选择通用的E=2.07e5，NU=0.3，RHO=7.83e-9。
4、点击properties创建属性。
a)由于是二维模型type选择2D。
Card image选择PSHELL（壳单元）。
Material选择刚才新建的材料。
b)点击creat/edit。
c)定义厚度即T（例如T=3，注意此时单位是mm）。
5、创建material以及properties后要将这些数据赋予模型。
a)点击component。
b)由于不是创建是修改，所以左边点选update然后双击选择相应部件。
c)然后双击选择刚才新建的厚度属性。
d)最后点击update。
6、创建加载情况，点击。
a)加一个单位动态激励。
创建名为excite的激励，点击creat。
b)加载单位激励。
Analysis-constraints 确定加载力的方向。
例如X正方向加载激励，只需要勾选dof1，且值为1。
Load types选择DAREA。
然后在模型上选择一点，最后点击create。
c)创建激励频率范围。
创建名为tabled1，card image为TABLED1,点击creat/edit。
设置TABLED1_NUM=2，x(1)=0,y(1)=1,x(2)=1000,y(2)=1.d)创建rload2目的连接excite和tabled1.card image选择RLOAD2，点击creat/edit。
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CAE联盟论坛精品讲座系列
基于Hypermesh和Nastran的声固耦合频率响应分析
主讲人Lengxuef CAE联盟论坛—大区版主
模型描述：
外部为长方形铁盒，如图1所示。
图1 结构有限元模型
材料类型为MAT1各向同性材料。
材料参数为：弹性模量2e5Mpa 泊松比0.3
密度7.85-9ton/mm^3
单元类型为shell。
内部为空气，如图2所示。
图2 声腔有限元模型
材料类型为MAT10 流体材料。
材料参数为：密度1.2e-12 ton/mm^3 声速340000mm/s
单元类型为Psolid，需要注意的是在Psolid的第八域内设定为PFLUID表示为流体单元。
另外需要将组成流体单元的节点的第七域设定为-1，表示组成流体单元的节点。
（Card Edit-Nodes-Edit进行设定）
声固耦合界面定义
通过Analysis-Control Card-ACMODL定义结构与声腔的耦合关系。
这里主要有两种：一是在耦合界面上结构模型与声腔模型的节点坐标一一对应，但不是重合（即同一坐标分别有一个结构节点和一个声腔节点）这时需要使用ACMODL，IDENT定义。
如果耦合界面上不是节点一一对应的关系，则需要通过ACMODL，DIFF定义。
边界条件
结构网格两端表面的四角（共八个节点）约束所有自由度。
如图4所示。
通过SPC卡片定义：
Analysis-constraints，选择节点进行定义，其中load typers=spc
BDF文件中SPC卡片参数如下：
SPC 1 892 1234560.0
SPC 1 907 1234560.0
SPC 1 912 1234560.0
SPC 1 928 1234560.0
SPC 1 949 1234560.0
SPC 1 959 1234560.0
SPC 1 1050 1234560.0
SPC 1 1280 1234560.0
载荷
选取结构模型下表面中间一点施加Z向单位激振力，如图5所示，激振力的频率范围为0-200Hz
图5 载荷
1通过DAREA卡片定义集中力
Analysis-constraints ，选择节点进行定义，其中load typers=DAREA
DAREA
2
1687
31.0+7
2激励频率范围通过TABLED2定义
TABLED2 50.0
+ 0.0 1.0 200.0 1.0ENDT
3然后用RLOAD2将DAREA和TABLED2连接起来，表示激励频率范围为0-200Hz 求解参数设定
SOL中选择SOL111 模态频率响应求解器
采用Sol11求解频率响应需要定义如下卡片：
首先定义模态求解卡片，通过EIGRL定义。
通常求解模态的频率范围是所求解频率响应的2-2.5倍。
然后通过FREQ1卡片定义频率响应的求解频率0-200Hz
最后创建载荷步
设定结果输出内容DISPLACEMENT(SORT1,REAL) = ALL,输出所有节点的位移响应。
对于声腔来说，DISPLACEMENT卡片中第一个自由度代表声压。
如：f06文件中节点102528在180Hz处的声压响应：
求解
通过Nastran进行求解
后处理
通过Hypergraph进行后处理
节点102528的声压响应如图所示。