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1、ACTRAN 声学软件优势北京海基科技发展有限责任公司目 录1. 车辆噪声分析的目的和意义 .42. ACTRAN 功能特性 .42.1 单元库 .52.3 材料库 .62.4 激励方式 .92.5 预加应力结构 .102.6 与结构、流体 CAE 技术的配合 .103. 案例参考 .153.1 车辆内部舱室噪声模拟方案 .153.2 车辆辐射噪声计算方案 .173.3 车辆气动噪声计算方案 .194. 典型车辆内部算例的计算规模 .20附件 A FFT 公司简介 .22附件 B ACTRAN 软件介绍 .23高效率的声辐射和声传播模拟软件 ACTRAN Acoustics.23高级振动声学模
2、拟软件 ATRAN Vibro-acoustics.24系统级装饰件噪声模拟工具 ACTRAN for NASTRAN.25流动噪声模拟软件 ACTRAN Aero-Acoustics.25旋转机械噪声模拟软件 ACTRAN TM.26发动机排气噪声模拟软件 ACTRAN DGM.27功能强大的前后处理工具 ACTRAN VI.27附件 C 北京海基科技发展有限责任公司 .281. 公司简介 .282. 公司架构与人员组成 .293. 公司联系方式 .29附件 D Actran 在汽车领域典型客户 .31车厢振动噪声仿真在过去用能量统计法和边界元法分析时，工程师们必须对模型做出很多简化。这些模
3、型大多忽略了车辆内部中很多重要的因素及参数，如：车辆内部的精确外形、结构材料的非均质性、隔声材料的非均质性、多层窗结构、加强筋、地板等。这将导致模拟过程存在诸多局限性。 基于有限元法的声学计算软件 ACTRAN，为工程师深入细致研究这些真实模型中的复杂因素提供了可能。例如下图为中国南车株洲电力机车有限公司提供的列车车厢模型。车 身 面 板 三 层 材 料:车 窗:车 门:车 身 内 部 腔 体: Outer layer: aluminum, 10 mmMiddle layer: porous material, 10 mmInner layer: plastic material, 10 mm
4、one layer: glass material, 30 mmone layer: iron material, 30 mmStandard air随着车辆市场竞争的日益激烈和人们对车辆性能的要求越来越高，车辆设计技术得到了飞速的发展。乘客对车辆乘坐舒适性的要求不断提高，促使设计工程师越来越重视在产品设计的早期解决预测车辆内部的噪声，以及车辆辐射噪声引起的声环境污染。这样就可以避免将噪声问题延伸到产品开发的后期，从而最大限度的减少人力、时间和物力的浪费。同时虚拟设计、虚拟试验的产品开发方法在车辆工程中的应用日益广泛，使利用仿真技术在新产品方案设计的优化设计得以实现。目前车辆的声学特性已经成为
5、衡量车辆舒适性的重要指标，在设计方案确定后，利用有限元软件 ACTRAN 可以预测车内及车外的声压、声强的频率响应特性，分析各个噪声源对声音作用效果的贡献，各种不同装饰件和装饰方案对隔音效果，不仅可以预测现有方案的声学性能，而且可以让设计工程师迅速找到最佳的隔音减振设计方案。 国外先进的车辆设计机构已经广泛利用 ACTRAN 分析车辆的舱室噪声及噪声辐射，典型用户包括庞巴迪、西门子等。1. ACTRAN 功能特性在过去用能量统计法和边界元法分析时，工程师们必须对模型做出很多简化。这些模型大多忽略了车辆内部中很多重要的因素及参数，如：车辆内部的精确外形、结构材料的非均质性、隔音层材料的非均质性、
6、多层窗结构、加强筋、地板等。这将导致模拟过程更多的依赖于试验。 基于有限元法的声学计算软件 ACTRAN，为工程师深入细致研究这些真实模型中的复杂因素提供了可能。经过 FFT(Free Field Technologies)公司在有限元/无限元技术上持续开发和投入，以及在世界领先机车、汽车和飞机制造商的实际工程应用，使 FFT 公司在对车舱内振动噪声模拟方面，无论是软件技术还在建模经验都处于行业领先水平。下文将对 ACTRAN 的功能特性进行详细介绍。1.1 单元库ACTRAN 支持流体有限元与无限元、结构实体单元、实体壳单元、梁单元、薄壳单元等。下文将详细介绍一些特殊单元应用。2.2.1加强
7、筋单元在真实车辆内部中，加强筋和梁是加在铝蒙皮上的结构，它们一般也是铝制的。这些加强筋结构可以用ACTRAN中的1D梁单元或2D加强筋单元（STIFFENER单元）进行模拟。这样做的好处是能够模拟使用加强筋的多层结构，并减小模型的规模从而降低对硬件需求。从振动的角度分析，使用ACTRAN的加强筋单元建模，可以得到与真实加强筋同样的力学性能。在众多工程项目中，ACTRAN的2D加强筋单元已经得到了有效的验证。 图2.1 使用2D加强筋单元模拟真实3D加强筋2.2.2壳单元、梁单元 ACTRAN 支持使用二维网格描述板壳结构，厚度项在 ACTRAN 里定义，建模更方便快捷。图2.2 ACTRAN支
8、持使用二维壳单元模拟板壁结构对于壁板结构中的加强筋，ACTRAN 支持使用 1D 梁单元模拟，综合使用壳单元、梁单元，可以模拟多层加强筋的板壳结构。图2.3 ACTRAN模拟典型铝型材结构2.3 材料库ACTRAN 提供最丰富的材料库，支持所有工业界使用的材料类型，包括金属材料、各项同性材料、各项异性材料、横向各项同性材料、流体材料等，ACTRAN 具有特别优势的材料类型如下所示：2.3.1多孔材料为了提高舱壁的隔声性能，舱壁设计中通常加入一层多孔介质材料，如玻璃棉。这种用于绝热处理的材料对车辆内部隔绝外部噪音有着重要影响，因此对此材料的精确模拟是极为重要的。玻璃棉在模型中和铝蒙皮层连接，玻璃
9、棉层也可能在不同位置有不同的厚度。ACTRAN 支持常见的多孔弹性材料与多孔硬质材料，并增加提供对LUMPED 多孔材料以及 DELANY_BAZLEY 多孔材料模型的支持。ACTRAN持之以恒的对声学材料的研究与发展，能够帮助企业更好的模拟工程上使用的各种材料。图2.4 ACTRAN支持对多孔介质材料的模拟2.3.2 压电材料ACTRAN 是唯一支持压电材料的噪声仿真软件，支持对噪声主动控制技术中普遍使用的压电陶瓷材料的模拟。ACTRAN 通过定义材料的密度、弹性矩阵、压电矩阵以及电介质矩阵等参量模拟压电材料的物理属性。 643132)(00EEEPZTE cccc 003115eePZT310SSPZTS图2.5 压电材料定义的三个矩阵参量ACTRAN对压电材料的支持，使得众多企业将ACTRAN应用于噪声的主动控制研究。图2.6 噪声主动控制流程2.3.3 复合材料复合材料具有质量轻、力学性能不输于金属材料的特点，在工业界被广泛使用。一般复合材料由多层弹性或纤维材料交替构成，ACTRAN支持对多层复合材料的模拟。图2.7 ACTRAN定义多层复合材料2.3.4 粘热流体材料声波在狭小管道内或门窗缝隙内传播时，声波的传播存在粘热损失效应。ACTRAN支持粘热流体材料，能够精确的模拟声波的粘热损失效应。 图2.8 粘热流体与普通流体材料计算结果对比2.4 激励方式ACTRAN支持
