基于MSC Nastran的后视镜模态频率优化
MSCNASTRAN颤振分析模块使用说明
MSCNASTRAN颤振分析模块使⽤说明1.MSC/NASTRAN 颤振分析模块使⽤说明1.1.颤振分析模块颤振分析模块考虑结构⽓动弹性问题的动⼒稳定性。
它可以分析亚⾳速或超⾳速流，提供五种不同的⽓动⼒理论，包括⽤于亚⾳速的Doublet Lattice理论、Strip 理论以及⽤于超⾳速的Machbox理论、Piston理论、ZONA理论等。
对于稳定性分析，系统提供三种不同的⽅法：⼆种美国⽅法(K法，KE法)和⼀种英国⽅法(PK 法)，输出结果包括阻尼、频率和每个颤振模态的振型。
本说明仅以亚⾳速Doublet Lattice理论为例。
1.2.建模的⼀般流程其中结构有限元建模技术较为普及，不予说明。
升⼒⾯建模和颤振分析⽂件以填卡较为实⽤，⼤致包括：1)建⽴⽓动坐标系；2)设定影响体；3)选择颤振解法；4)给出飞⾏环境；5)给出马赫数和减缩频率系列；6)设定求解参数，如参与耦合的频率范围或模态数；7)选择适当的⽓动理论，定义升⼒⾯⼏何及分⽹信息。
⾄此完成升⼒⾯建模，下⼀步定义结构结点与升⼒⾯单元的耦合，即选择适当的样条将升⼒⾯结点同结构结点联系起来。
其中升⼒⾯结点是在定义升⼒⾯后由系统⾃动⽣成的，定义样条时直接引⽤升⼒⾯单元号；所以我们需要做的是将参与耦合的结构结点定义为⼀个集合，以便在样条定义中引⽤。
1.3.数据⽂件组织形式颤振分析模型数据⽂件遵循固定格式：设定求解时间、标题等；设置求解采⽤的特征值解法和颤振解法；输⼊模型数据即结构刚度和质量数据，还有升⼒⾯模型数据。
结构模型和升⼒⾯模型可以分别是独⽴的数据⽂件，只在颤振分析⽂件中将其包括进来。
下⾯以⼀个简单的例⼦(HA145B)来实现上述过程，并对颤振分析常⽤的卡⽚做简略介绍。
1.3.1.升⼒⾯模型⽂件$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$定义⽓动坐标系，其X轴正向为来流⽅向（即将被AERO卡⽚引⽤）。
有限元分析软件MSC.NASTRAN
MSC.NASTRAN目录1 简介2 MSC.Nastran的开发历史3 MSC.NASTRAN的优势3.1 极高的软件可靠性3.2 优秀的软件品质3.3 作为工业标准的输入/输出格式3.4 强大的软件功能3.5 高度灵活的开放式结构3.6 无限的解题能力4 NASTRAN动力学分析功能4.1 NASTRAN动力学分析简介4.2 正则模态分析4.3 复特征值分析4.4 瞬态响应分析(时间-历程分析) 4.5 随机振动分析4.6 响应谱分析4.7 频率响应分析4.8 声学分析5 NASTRAN的非线性分析功能5.1 NASTRAN非线性分析简介5.2 几何非线性分析5.3 材料非线性分析5.4 非线性边界(接触问题)5.5 非线性瞬态分析5.6 非线性单元6 NASTRAN的热传导分析6.1 NASTRAN热传导分析简介6.2 线性/非线性稳态热传导分析6.3 线性/非线性瞬态热传导分析6.4 相变分析6.5 热控分析6.6 空气动力弹性及颤振分析6.7 流-固耦合分析6.8 多级超单元分析6.9 高级对称分析7 设计灵敏度及优化分析7.1NASTRAN的拓扑优化简介7.2 设计灵敏度分析7.3 设计优化分析7.4 拓扑优化分析8 复合材料分析9 P-单元及H、P、H-P自适应10 NASTRAN的高级求解方法11 NASTRAN的单元库12 用户化开发工具DMAP语言1 简介2 MSC.Nastran的开发历史3 MSC.NASTRAN的优势3.1 极高的软件可靠性3.2 优秀的软件品质3.3 作为工业标准的输入/输出格式3.4 强大的软件功能3.5 高度灵活的开放式结构3.6 无限的解题能力4 NASTRAN动力学分析功能4.1 NASTRAN动力学分析简介4.2 正则模态分析4.3 复特征值分析4.4 瞬态响应分析(时间-历程分析) 4.5 随机振动分析4.6 响应谱分析4.7 频率响应分析4.8 声学分析5 NASTRAN的非线性分析功能5.1 NASTRAN非线性分析简介5.2 几何非线性分析5.3 材料非线性分析5.4 非线性边界(接触问题)5.5 非线性瞬态分析5.6 非线性单元6 NASTRAN的热传导分析6.1 NASTRAN热传导分析简介6.2 线性/非线性稳态热传导分析6.3 线性/非线性瞬态热传导分析6.4 相变分析6.5 热控分析6.6 空气动力弹性及颤振分析6.7 流-固耦合分析6.8 多级超单元分析6.9 高级对称分析7 设计灵敏度及优化分析7.1NASTRAN的拓扑优化简介7.2 设计灵敏度分析7.3 设计优化分析7.4 拓扑优化分析8 复合材料分析9 P-单元及H、P、H-P自适应10 NASTRAN的高级求解方法11 NASTRAN的单元库12 用户化开发工具DMAP语言展开编辑本段1 简介NASTRAN是在1966年美国国家航空航天局(NASA)为了满足当时航空航天工业对结构分析的迫切需求主持开发大型应用有限元程序。
基于CFD的汽车后视镜优化
10.16638/ki.1671-7988.2018.13.039基于CFD的汽车后视镜优化夏广飞1，张莉2（1.江淮汽车技术中心乘用车研究院，安徽合肥230009；2.江淮汽车技术中心发动机试验开发研究院，安徽合肥230009）摘要：针对汽车存在的气动噪声问题，为了减小后视镜内侧面的偶极子声源强度，降低后视镜的辐射噪声，对现有的后视镜进行优化，添加导流结构并进行数值仿真计算。
对添加了导流结构和未添加导流结构两种情况进行分析对比，结果表明：后视镜添加了导流结构之后，侧窗的偶极子噪声源降低了约1.1dB，有利于降低侧窗的湍流压力噪声；后视镜内侧面偶极子声源有明显降低，有利于侧窗辐射噪声的降低。
关键词：汽车；CFD；后视镜；导流结构中图分类号：U467.3 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)13-116-03Optimization of automobile rearview mirror based on CFDXia Guangfei1, Zhang Li2( 1. AnHui JiangHuai Automobile Co., LTD Passanger car research center, Anhui Hefei 230009;2. AnHui JiangHuai Automobile Co., LTD Engine test research center, Anhui Hefei 230009 )Abstract: Aiming at the problem of aerodynamic noise in automobiles. In order to reduce the dipole source intensity of the inner side of the rearview mirror and the radiation noise of rearview mirror.The existing rearview mirror is added with diversion structure and numerical simulation is carried out. Analysis and comparison are made between two cases of adding diversion structure and without adding diversion structure. The results show that after the rear view mirror is added with the diversion structure, the dipole noise source of the side window is reduced by about 1.1dB, which is is helpful to reduce turbulence pressure noise of the side window. The dipole source on the inner side of the rearview mirror is obviously reduced, which is beneficial to the reduction of the radiation noise of the side window.Keywords: Automobile; CFD; Rearview Mirror; Diversion StructureCLC NO.: U467.3 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)13-116-03引言空气动力噪声是汽车噪声的主要影响因素，其好坏直接影响汽车的品质。
基于MSC Nastran的复合材料尾翼优化分析
板 的性 能不 仅 与单 层板 的材 料 性 能 有关 ， 而 且 与单
层 板 的铺设 方式 有 关． 单 层 板 的性 能 与 纤 维 材 料及 纤 维指 向有 关 ， 如各 单 层 板 的纤 维 指 向不 同或铺 层
顺序不同， 则可 以得 到各 种 性 能 的层 压 板 ， 因此 ， 在 不改变 单层 材料 的 情况 下 ， 有 可 能设 计 出各 种力 学
败． 本 文基 于航 空上 通 用 的 ＭＳ Ｃ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ优化 模 块 ，
复合 材料 结构 以其 比强度 高 、 比刚 度大 、 性能 可 设计 等优 点 ， 已被广 泛应 用于 飞机结 构设 计 ． 复合 材
对 复合 材 料 尾 翼 进 行 铺 层 优 化 设 计 ， 取 得 较 好 的
ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ：ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ；ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ；ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ＭＳＣ Ｎａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ
第２ ２卷 增 － ？ ｌ ｊ １
２ ０１ ３年 ５月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄｅ ｄ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ２２ Ｓ ｕ ｐｐ １ ． １ Ｍａ ｙ ２０１ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ ６—０ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｓ １ — ０ １ ８ ９ — ０ ５
基 于 ＭＳ Ｃ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ的复合 材料 尾 翼 优 化 分 析
基于Nastran的车身结构灵敏度分析与优化设计
(K n M n 0
（ 3）
固有频率对设计变量的灵敏度可以通过对无阻尼自由振动特征方程式 (3)的第 i 项设计 变量求偏导获得。
n K M K n M ) j n n M n
图 6 优化变量有限元模型 利用 MSC.Nastran 软件设计灵敏度分析及优化模块对上述设计变量进行优化分析，经 过 10 步迭代计算，优化过程自动结束，部分零件优化结果如下：
| LABEL | | | | | | | | | INITIAL : 10 7.0002E-01 7.0002E-01 1.0958E+00 7.0004E-01 7.0002E-01 7.9477E-01 7.0001E-01 7.0001E-01 : | LABEL N2801231 | | | | | | | | | INITIAL : 10 | N5301127 | N2801533 | N5301204 | N5301208 | N5301242 | N5130253 | N5701321 | N5701351 … 1.2000E+00 : 8.0000E-01 : 2.0000E+00 : 1.5000E+00 : 1.2000E+00 : 1.0000E+00 : 1.0000E+00 : 1.2000E+00 : 1.0000E+00 : 1.5000E+00 : 1.5000E+00 : 1.2000E+00 : 8.0000E-01 : 8.0000E-01 : 8.0000E-01 : 1.4000E+00 : 7.0003E-01 8.4654E-01 9.2494E-01 7.0008E-01 7.0001E-01 7.0000E-01 7.0001E-01 7.0004E-01
基于NASTRAN的某轻卡仪表板系统NVH性能优化仿真研究
10.16638/ki.1671-7988.2020.20.039基于NASTRAN的某轻卡仪表板系统NVH性能优化仿真研究黄伟（江西五十铃汽车有限公司质量管理部，江西南昌330010）摘要：文章基于有限元法，采用NASTRAN软件，对轻卡仪表板基础方案和优化方案进行了CAE模态分析和频率响应强度分析，分析结果显示，优化方案模态频率得到提升，应力下降改善明显，仪表板NVH异响问题得以解决。
关键词：轻卡；仪表板；NVH性能中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2020)20-118-03Simulation study on NVH performance optimization of a light truck dashboardsystem with NASTRANHuang Wei( Quality management department, Jiangxi-Isuzu Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330010 )Abstract: In this paper, based on the finite element method and NASTRAN software, the CAE modal analysis and frequency response strength analysis of the basic scheme and optimization scheme of the light truck instrument panel are carried out. The analysis results show that the modal frequency of the optimization scheme is increased, the stress drop is improved obviously, and the NVH abnormal noise problem of the instrument panel is solved.Keywords: Commercial vehicle; Instrument panel; NVH propertyCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2020)20-118-031 引言随着疫情过后，国家经济复苏快速发展，轻卡销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1-3]。
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。
MSC Nastran在轻型客车NVH特性研究中的应用
MSCNastran在轻型客车NVH特性研究中的应用作者：马天飞林逸张建伟摘要：本文以某轻型客车为研究对象，利用MSC.Nastran软件建立了用于整车NVH特性研究的有限元模型，并介绍了MSC.Nastran软件在NVH特性研究过程中的具体应用。
1 前言NVH指的是Noise（噪声）、Vibration（振动）和Harshness（声振粗糙度），由于它们在车辆等机械中是同时出现且密不可分的，因此常把它们放在一起进行研究。
对于汽车来说，乘员的一切来自于车的触觉和听觉感受都属于NVH特性研究的范畴，表现为乘员的乘坐舒适性，而噪声又是其研究的重点。
调查表明，目前人们对乘坐舒适性的要求明显提高，这就使以改善汽车乘坐舒适性为目的的汽车NHV特性的研究变得更加重要[1]。
汽车NVH特性的研究方法有多种，其中有限元方法（FEM）和多体（MB）系统动力学方法相结合的分析方法较为成熟。
利用它们建立的刚体、弹形体混合模型可用于车内低频噪声（20~200Hz）的预测。
车室内部的噪声预测是建立在对车身结构和封闭空腔之间声固耦合作用（FSI）模拟的基础之上的，其模型必须能够反映出车身结构和车室内空气的动力学特性和两者在边界上的相互作用关系[2]。
利用MB/FEM仿真技术确定出作用于车身上的力，再通过FSI分析求出车室内部声压级，就可以评价不同工况下车室内部的结构噪声了。
图1表示出了汽车NVH特性研究的一般过程。
图1 整车NVH特性研究过程作为大型通用有限元软件，MSC.Nastran在整车的NVH特性研究中可以起到重要的作用，被许多汽车公司所采用。
下面以某轻型客车为研究对象，具体介绍MSC.Nastran软件在整车NVH特性研究中的应用。
2 MSC.Nastran在整车建模中的应用在研究整车NVH特性的过程中，为了准确模拟车室内的噪声水平，必须确定车室声固耦合模型在各种工况下所受到的激励力，为此必须建立准确的整车模型。
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基于MSC Nastran的后视镜模态频率优化作者：霍俊焱徐猛崔新涛
来源：《计算机辅助工程》2013年第03期
摘要：为解决试验车搓板路试验中外后视镜垂向抖动问题，建立外后视镜有限模型，对该有限元模型与实物动力学一致性进行验证，证实有限元模型可用，将后视镜有限元模型装配在车门进行模态分析，找到垂向抖动原因，采用应变能法识别出设计弱点，对弱点进行优化，最终解决后视镜抖动问题.
关键词：后视镜抖动；模态；应变能； MSC Nastran
中图分类号： U463.856； TB115.1文献标志码： B
0引言
某试验车以15～20 km/h速度通过搓板路时，外后视镜发生垂向抖动，影响驾驶员视野，其他车型没有出现类似问题，需要对该后视镜进行优化.后视镜垂向模态与其垂向抖动有很大关系，垂向模态频率过低往往会造成此类问题.[1]本文基于有限元求解器MSC Nastran，对该问题进行分析[2].
1后视镜有限元建模
后视镜镜托、镜座、镜壳、基板和转轴等采用3.5 mm十节点四面体单元离散[3]，镜片用3.5 mm壳单元离散，螺栓和卡扣等用RBE 2单元模拟，转轴弹簧等用集中质量代替.后视镜实物见图1，后视镜有限元模型见图2.
3后视镜模态计算和优化
由于后视镜安装在车门上，车门安装点柔性对后视镜垂向模态有影响[6]，需要将后视镜安装于车门进行计算和优化.车门有限元模型已经存在且精度满足要求，将后视镜有限元模型装配于车门有限元模型上，带车门后视镜的有限元模型见图5.约束车门与车身连接点相应自由度，进行模态计算，装于车门后视镜垂向模态频率29.9 Hz，后视镜垂向模态云图见图6.该垂向模态频率与同类车型相比频率较低，是造成搓板路试验后视镜垂向抖动的主要原因，需要找到造成后视镜垂向模态频率偏低的设计薄弱点，并进行优化.应变能较大的部位往往是设计薄弱点，为找到薄弱点位置，计算中输出垂向模态应变能云图[7-8]，见图7和8.由图8可知，应变能较大区域在镜托起筋位置.故对该区域筋的分布进行优化设计[9-10]，优化前、后筋形状见图9.对优化后后视镜本体以及安装于车门的有限元模型进行模态计算.优化后后视镜本体垂向模态频率由35.7 Hz提高至43.9 Hz，安装于车门垂向模态频率由29.9 Hz提高至34.8 Hz，模态云图见图10和11.优化后后视镜垂向模态频率已经与同类车型相近，将优化后的后视镜安装于试验车进行搓板路试验，后视镜抖动现象消失.
4结论
（1）从有限元计算看，后视镜本体垂向模态频率高于安装于车门后视镜垂向模态19%，分析时必须考虑车门影响.
（2）后视镜垂向模态频率过低，容易导致行驶时后视镜垂向抖动，影响驾驶员视野，后视镜设计阶段应充分考虑其垂向模态频率，避免此类问题发生.参考文献：
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