Hypermesh計算消聲器模態(tài)

1、運用Hypermesh計算消聲器模態(tài)i概述目前許多CAE分析都采用HyperMesh進行網(wǎng)格劃分，后期計算采用其它如Nastran,Ansys等分析軟件，在多個軟件之間的接口，需要設置不同的控制卡片，對于CAE分析來講比較煩瑣，過多的文件轉換也容易造成信息遺漏。HyperWorks自帶的求解器RADI0SS和后處理軟件HyperView可以很好的解決這個問題。整個分析過程在同一個操作界面中可以實現(xiàn)。模態(tài)分析是汽車零部件常見的分析工況，本文通過對汽車消聲器的計算實例，說明HyperWorks在模態(tài)計算方面的應用。2消聲器結構分析消聲器是汽車上重要的降噪部件。目前消聲氣多注重聲學方面的研究，針對其

2、振動形式研究較少，缺少量化標準。對消聲器支架以及消聲器安裝設計來講，消聲器的振動研究是必要的。本文通過對消聲器進行數(shù)字化建模，計算其振動模態(tài)，并模擬在特定激勵下消聲器的響應，獲取消聲器的動力學參數(shù)。2.1消聲器概況利用CATIAV5R19軟件中的鈑金模塊建立模型。消生器內(nèi)部采用焊接的方式連接。中間的消聲層采用高溫耐熱材料，將排氣的聲能轉化為熱能。為提高計算效率，對模型的一些細節(jié)進行了簡化。去除焊接部位及邊緣的折棱，取消外部的隔熱板以及安裝的支架。模型如圖1所示。圖1幾何模型2.2網(wǎng)格的前處理對將Catia裝配模型導入HyperMesh10.0進行網(wǎng)格劃分。消聲器大部分是薄壁件，用Shell單元

3、對消聲器薄板進行劃分。導入HyperMesh的零件模型為面元素，進行相應的幾何清理，利用HyperMesh里面的midsuface面板進行中面抽取操作。對于體的部分也進行了抽取中面的操作。分別在各個面上劃分網(wǎng)格，為了控制網(wǎng)格的數(shù)量，進排氣管上，以及共振腔壁面上的圓孔用小方孔近似替代見圖2,內(nèi)部的薄板是焊接在外層蒙皮上的，直接合并結點，將其連接為一體見圖3。圖2小孔的處理圖3焊接部分的處理共劃分四邊形單元74566個，三角形單元1088個。消聲器模型做了適當簡化，將消聲材料去掉，另外。消聲器采用自由模態(tài)的方法，不添加約束。將材料特性賦給給各個Component后，對整個裝配模型進行質量檢查，發(fā)現(xiàn)

4、模型的質量為26.5kg，而實際消聲器質量為29.3kg由于對于消聲器模態(tài)來講，質量和剛度對于模態(tài)結果非常重要，因此重新檢查模型。先前為了簡化起見，將所有板金折疊部分以及外部的邊棱去掉，現(xiàn)在將這些特征重新在有限元模型上表現(xiàn)出來，重新定義其厚度。見圖4。t卡卜卜!:圖4有限元模型（剖面）2.3有限元計算結果圖5有限元計算結果2.4模態(tài)結果分析與試驗結果對比表1模態(tài)結果分析與試驗結果對比計琨計韓Hz)試數(shù)faL天:振羽計階計尊結果(Hr)試皺HP壬24XB411503+7145J73A9右測板g階折動I52,5128右側板1階振動1Q69.2239.8713.64415818J5J.7332.86

5、菽板1陸扇17貯0593.9450J151170.Bto174lM2.01右阿板階振動4I13.SA4111S7.P16633922812191SS5工二內(nèi)甘振動模態(tài)123873209:-20J.3I22.80就板1陸融35137.12點13E-別右側板階振動7822-156218-倍從模態(tài)結果上來看，由于受到試驗條件的限制。消聲器的主要模態(tài)集中在右側隔熱板上，隔熱板是利用鉚釘和支架焊接在一起的。此處的模態(tài)頻率比較低，而消聲器的鋼板是焊接和卷裝在一起的，作為一個整體頻率普遍較高結果分析：從結果來看，總體上試驗結果與計算結果是相戶吻合的，低階時由于右側隔熱板與消聲器之間是鉚接的，而且存在縫隙和過

6、贏配合。由此導致有限元擬合比較困難，誤差較大，但從高階上看基本與試驗結果相吻合，可以反映消聲器真實的模態(tài)。自由狀態(tài)下的消聲器在200Hz以下的振動模態(tài)一共有69階(除去6個剛體模態(tài)外)，其中消聲器外部蒙皮的模態(tài)一共是19個，其余50個模態(tài)都為消聲器內(nèi)部隔板的模態(tài)。在消聲器蒙皮的模態(tài)中包含右側(以進氣管為前，排氣管為左)11個，左側4個，上側1個,后側2個，前面1個模態(tài)。消聲器內(nèi)部的隔板比較薄(0.6mm),剛度低，低階模態(tài)集中比較多。消聲器右側是共振腔，結構比較簡單，都是大面積的薄板，低階模態(tài)主要集中在這里，在消聲器左側由于布置了進排氣管以及其他的小面積隔板，結構剛度較大，低階模態(tài)相對少。從消聲器的原理來講，右側共振腔內(nèi)低的模態(tài)有利于被低頻氣流激發(fā)共振，吸收氣流能量，達到降低噪音的目的。消聲器蒙皮振動在上下方向以及前后方向振動低頻比較低，一共5個，而且都在158Hz以上，在考慮氣流激勵頻率的情況下，這些激勵產(chǎn)生共振的可能比較小，在消聲器的前后以及上下端面部位會用鋼帶與支架連接，不希望消聲器產(chǎn)生過大振動而對支架產(chǎn)生疲勞損傷。3結論利用HperMeshlO.O對卡丁車和消聲器進行網(wǎng)格劃分，由于消聲器都是薄壁件，所以使用Shell單元劃分，2D單元的網(wǎng)格質量很容易控制，且數(shù)量較少，計算效率高。HyperMeshlO.O提供的抽取中面的面板，很容易從幾何特征中獲得