王 卓_OptiStruct形貌优化在噪声传递函数分析中的应用
基于改进语谱图的深度学习说话人识别
现代电子技术Modern Electronics Technique2023年11月1日第46卷第21期Nov. 2023Vol. 46 No. 210 引 言说话人识别也称为声纹识别[1]，与指纹识别、人脸识别等身份认证技术相同，都代表不同人之间的个体差异。
说话人识别是根据每个人的发音特点，以及每个人的发音器官，包括声带、声道等，在大小和形状上的不同来进行区别不同人的声音。
说话人识别技术按照其所要识别的任务及应用场景主要分为两类：说话人验证（Speaker Verification ）及说话人辨认（Speaker Identification ）。
按照其识别内容可以分为三类：文本相关（text⁃dependent ）、文本无关（text⁃independent ），以及文本提示（text⁃prompted ）。
随着社会不断的发展，文本无关的说话人识别也越来越受到重视，本文针对文本无关的说话人辨认进行研究。
传统的说话人识别技术往往对音频提取声学特征，例如梅尔倒谱系数（Mel Frequency Cepstral Coefficient,基于改进语谱图的深度学习说话人识别马志举， 杜庆治， 龙 华， 邵玉斌（昆明理工大学 信息工程与自动化学院， 云南 昆明 650500）摘 要： 为了提高说话人识别系统的性能，提出基于改进语谱图的深度学习说话人识别算法。
语谱图当中包含了语音的内容、情绪、语种以及说话人身份等多种信息，在以往的说话人识别算法中，往往没有考虑到说话人身份特性，采用直接提取语音中的语谱图作为网络输入，而说话人识别系统中需要提取语谱图中表征身份的信息，因此需要在原始语谱图的基础上进行改进。
在语谱图中，基音频率以及共振峰等信息最能表现说话人的身份特征，从而提出根据语音信号中每一帧的基音频率进行自适应梳状滤波，得到改进后的语谱图，再通过卷积神经网络提取说话人特征，从而达到提升识别准确率的效果。
形貌优化与面板贡献量在汽车噪声传递函数优化分析中的综合应用
●
不满足 目标值 。首先对车身进行局部动 刚度分析 ，排 除接附点
局 部 动 刚 度是 造 成 峰 值 不 满 足 要 求 的 因素 ；其 次 通 过 面 板 贡 献
Ｑ＝（ Ｇ ） ＋ ＝（ Ｇ。 ） ＋
：
量 Ｉ Ｐ Ｆ Ｐ）分 析判断出前 围板对噪 声峰值 贡献量较 大 ；再次截 取前围板局部模型通过模态分析和形貌优化 等方法对其进行优
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｕｒ ｉｔ ｙ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ’ｓ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂｉ ｌ ｅ ｉ ｎ ｄｕ ｓ ｔ ｒ ｙ，ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｅ ｒ ｓ ｐａ ｙ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｎｏ ｉ ｓ ｅ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｖ ｅ — ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ．Ｔｈ ｅ ＮＶＨ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎｔ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｃ ａ ｒ ｈａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｐ ｕｓ ｈ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ．Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｆ ｅ ｒ ｆ ｕｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｎｅ ｌ ｃ ｏ ｎ—
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｎｏ ｉ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ；Ｐ ａ ｎ ｅ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ；Ｔ ｏ ｐ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０ 引 言
付世欣_OptiStruct在大口径望远镜底座结构设计中的应用
OptiStruct在大口径望远镜底座结构设计中的应用OptiStruct Application in Structural Design of Large-aperture Telescope Mount Base付世欣王志曹玉岩范磊韩西达（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春 130033）摘 要：针对大口径望远镜跟踪架底座对轻量化的需求，提出大口径望远镜底座部件的拓扑优化设计方法。
该方法根据连续体结构拓扑优化的思想，将底座部件初始设计域离散为有限单元，通过各单元的有无描述结构构型变化。
首先，借助于OptiStruct系统，以设计域单元相对密度为设计变量，以位移变形和体积比为优化约束，应变能最小为优化目标，建立了底座设计的拓扑优化模型；然后，以拓扑优化所得的构型为基础，进行底座结构的详细优化设计；最后，采用有限元法进行刚度和强度分析与校核。
文中得到的底座部件刚度和强度满足要求，比初始方案减重11.66t，轻量化率达到42%，结果验证了本文方法的有效性。
关键词：OptiStruct 轻量化拓扑优化大口径望远镜底座Abstract: For the requirement of the mount base in large-aperture telescope for lightweight, a design method based on topology optimization was presented. On the basis of continuum structural topology optimization, mount base was translated to finite elements, which can be void or solid indicating whether the part should be deleted or not. Firstly, topology optimization design model of mount base was built on OptiStruct software, considering relative density of the finite elements as design variables, static displacement and total volume fraction as optimization constraint, and minimization of structural strain energy as optimization target. Furthermore, shape and size design of mount base were carried out on topology optimization result. Finally, the static stiffness and intensity of the optimized structure was analyzed using the finite element method. Comparing with primary design, optimized structure lose weight 11.66t, about cutting 42% mass ratio, which verified the proposed approach properly.Keywords: OptiStruct, lightweight design, topology optimization, large-aperture telescope, mount base1 引言大口径望远镜可以满足人类对空间目标更高分辨力的需求，但通光口径的增大，会引起整个望远镜系统尺寸增加，重量也成倍上升，从而直接影响着系统成本，一方面，系统重量直接影响着材料成本，包括材料耗用，材料运输以及材料加工等成本；另一方面，重量增大将提高控制系统成本，系统重量即控制系统的负载，重量越大，控制难度和成本也将大幅度提高。
hyperworks功能简介
Altair HyperWorks 功能简介一 .综合评价其为企业级CAE平台，集成设计与分析多种工具，拥有开放性体系和可编程工作平台，可提供顶尖的CAE建模、可视化分析、优化分析、以及健壮性分析、多体仿真、制造仿真、以及过程自动化。
二. 软件模块表1 HyperWorks软件模块分类1、OptiStruct 结构优化设计工具，提供拓扑、形貌、形状、尺寸等优化解决方案2、前后处理（1）HyperMesh高性能、开放式有限单元前后处理器，主要用于模型处理。
相对其它软件，具有更为强大的网格划分能力。
提供几乎所有主流商业CAD系统和CAE求解器接口。
CAD接口如ProE，CATIA，IGES，UG等。
CAE接口如ansys，optistruct，abaqus，nastran，dyna，ideas等（2）MotionView通用多体动力学仿真及工程数据前后处理器，拥有丰富的车身模型库并支持二次开发。
（3）HyperGraph仿真和实验结果的后处理绘图工具，拥有丰富的求解器和实验数据接口、数学函数库并支持后处理模块定制，实现数据处理自动化。
（4）HyperView完整的结果后处理工具，可处理有限元分析、多提系统仿真、视频和工程数据。
（5）HyperStudy为健壮性设计开发的参数化研究和多约束优化工具应用：实验设计（DOE）、随机仿真和优化技术3、求解器（1）OptiStruct/Analysis有限元分析求解器，具有快速而精确的特点应用：用于线性静态和频率响应分析的求解（2）MotionSolve多体动力学分析求解器应用：刚体和柔体耦合分析求解（3）Radioss应用：安全技术、生物仿真技术和车辆安全评价技术（4）HyperCrash应用：主要用于碰撞仿真4、制造工艺仿真（1）HyperForm钣金冲压成成形仿真工具，兼模具设计、管料弯曲成形和液压成形仿真模块（2）HyperXtrude 合金材料挤压成形仿真工具（3）Forging锻压方针（4）Molding注塑成型仿真（5）Friction Stir Welding模拟摩擦激光焊接三．软件应用1、拓扑优化：在给定的设计空间内寻求最佳的材料分布，载荷到约束的传力路径上材料得到保留。
基于OptiStruct的排气系统隔热罩形貌优化设计
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计基于OptiStruct的排气系统隔热罩形貌优化设计赵玲杰 谭正生 眭超亚 冯仕福重庆化工职业学院 重庆市 401228摘 要： 以某车型排气系统隔热罩设计为例，使用OptiStruct软件建立仿真模型，对隔热罩的一阶固有频率进行分析，对分析后的结果通过增加加强筋的方法进行优化，同时考虑工艺性和制造成本，优化加强筋的分布，最后对优化的数据重新进行校核，对比优化前的模型，结果表明：一阶固有频率大幅度提升，满足设计要求。
关键词：排气系统 隔热罩 一阶固有频率 形貌优化 模态分析1 引言排气系统的作用是从发动机处导出废气，使废气对环境的影响达到可接受的水平，同时保证高温废气不影响整车的安全[1]。
在有些部位排气系统温度较高，而且距离整车其他部件又较近，这样就存在热害风险，影响整车安全。
常见的解决办法就是在排气系统温度较高的区域增加隔热罩，阻挡热量的传递[2]。
隔热罩的形式多样，常见的多为薄壁钣金结构，由不锈钢材料冲压成型。
随着汽车产业的快速发展，各大主机厂和零部件供应商都在降低成本和提升质量方面进行深入探索，这就要求企业研发人员必须掌握科学全面的设计思路和设计方法，能够快速准确的设计出合理且能够满足设计标准的产品，在排气系统隔热罩设计方面使用形貌优化设计方法能够实现该目标。
形貌优化是一种形状最佳化的方法，即在板形结构中寻找最优的加强筋分布，用于薄壁结构件的加强筋设计，在减轻结构重量的同时又能满足强度、频率等要求[3]。
形貌优化迭代过程中在可设计区域中根据节点的扰动生成加强筋。
2 初始方案隔热罩模态分析2.1 隔热罩设计要求排气系统与发动机相连，发动机在转动过程中，会产生惯性力，相当于一个激励源，可引起排气系统隔热罩的振动，当振动幅度较大时可能导致排气系统隔热罩的断裂或异响[4]，因此在设计排气系统隔热罩时要求隔热罩的一阶固有频率必须避开发动机最高转速对应的激振频率。
基于OptiStruct的活塞式压缩机壳体VTF仿真分析及形貌优化
基于OptiStruct的活塞式压缩机壳体VTF仿真分析及形貌
优化
梅长云;陈道根;常见虎;张安州;廖健生
【期刊名称】《家电科技》
【年(卷),期】2022()4
【摘要】全封闭式往复压缩机的噪声主要来源于壳体的声辐射,薄板辐射声压与其表面法向振速幅值有关,可通过优化板厚、加强筋肋、薄板刚度等参数来实现薄板结构表面法向振速的控制。
通过对压缩机壳体进行VTF(振动传递函数)仿真分析,寻找上下壳体振速最大的位置,并基于OptiStruct对压缩机壳体进行形貌优化,在壳体上优化出最佳的加强筋位置、形状及尺寸,指导壳体加强筋的设计。
对优化后的壳体结构进行模态及VTF仿真校验,第一阶固有频率提升8.5%,第二阶固有频率提升3.0%,壳体响应点法向振速MAX值降低23.6%,并低于目标值。
通过振动及近场声压的试验验证,结果表明在峰值72 Hz处振动加速度降低了21.5%,近场声压在2500 Hz频带以内及10000 Hz以上均有降低,验证了基于OptiStruct的形貌优化仿真方法在提升压缩机壳体面刚度及降低辐射噪声的有效性。
【总页数】5页(P30-34)
【作者】梅长云;陈道根;常见虎;张安州;廖健生
【作者单位】广东美芝制冷设备有限公司研发中心
【正文语种】中文
【中图分类】TB53
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方 华_拓扑优化技术在提高动力总成一阶弯曲模态频率中的应用
拓扑优化技术在提高动力总成一阶弯曲模态频率中的应用方华1 袁兆成1；刘英杰2 陈晓梅2 何洪源2（1.吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,长春 130025；2.一汽集团技术中心,长春 130011）拓扑优化技术在提高动力总成一阶弯曲模态频率中的应用Application of Topology Optimization in Increasing the First Bend Mode Frequency onPower Unit方华1袁兆成1；刘英杰2陈晓梅2何洪源2（1.吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,长春 130025；2.一汽集团技术中心,长春 130011）摘要：试验发现，某混合动力客车一阶弯曲模态频率低，致使车辆在正常运行过程中发动机2阶激励和电机激励均能激起动力总成弯曲共振的发生。
通过对动力总成进行模态测试和有限元分析，得知该动力总成合成箱部分结构刚度明显不足，为此，采用OptiStruct拓扑优化技术针对合成箱进行了结构优化设计，使动力总成一阶弯曲模态频率由75Hz提高到了116Hz，满足了设计要求；同时，通过新结构的模态测试得到了验证。
关键词：动力总成，模态，频率，拓扑优化，OptiStructAbstract：The experimentation showed that the first mode frequency of hybrid bus was low, and the bend resonant would be happened by the excitations of engine and electromotor when the vehicle was running normally. With the test and the FE analysis of power unit, it was known that the structure rigidity of the composite box was very insufficient. Therefore, the structure optimization of the composite box was done by using topology optimization, and the first mode frequency of power unit was enhanced form 75Hz to 116Hz, so that the design requirement would be satisfied, at the same time, the result was validated by the modal test of new structure.Key words：Power unit，Mode，Frequency，Topology optimization，OptiStruct0 前言随着经济的发展，社会的进步，人们对汽车的要求已经不满足于省油、跑得快，而是更注重于其舒适性和安全性。
91_基于OptiStruct的电池支架形貌优化_崔保石
基于OptiStruct的电池支架形貌优化崔保石长安汽车北京研究院，北京 100081摘要：本文采用有限元法对电池支架进行形貌优化设计。
电池支架模型采用二维单元划分，利用刚性单元Rbe2模拟电池支架中螺栓连接，能提供较高的计算精度。
本文是基于形貌优化技术设计加强筋布置，根据形貌优化分析结果重新设计电池支架加强筋后，支架总成的一阶固有频率增加了45%，改善效果明显。
分析结果表明通过形貌优化方法可以准确的得到加强筋的布置方案，为支架加强筋的布置提供了新的方法。
关键词：有限元形貌优化加强筋电池支架1 概述支架的主要作用是将其支撑件安装的特定位置，因此支架需要有足够的支撑强度，汽车上的支架除了静强度要求外还有固有频率方面的要求，以避免与其它零部件发生共振。
支架零件多采用钣金件结构，在钣金平面上通过冲压加强筋来增加支架支撑强度的方法以被广泛使用，但是根据支架的安装位置不同，加强筋的布置也不相同，本文根据汽车上电池支架的实际工况，结合形貌优化设计方法研究支架加强筋的布置方案。
目前在支架的设计开发中已普遍采用有限元软件分析支架的强度及固有频率, 但是对每一设计方案都需要进行一次CAE分析, 工程师只能根据前一次的分析结果及设计经验来改进设计, 设计过程是设计-分析- 改进- 再分析的往复过程，效率较低，且由于受开发周期中时间节点的限制，这样的最终设计方案不一定是最优的。
整个设计流程如图1所示。
Altair公司的优化分析软件OptiStruct提供的形貌优化（Topography Optimization）功能是一种面向薄壁结构和钣金件的概念设计技术。
形貌优化具体操作流程为：（1）确定需要起筋的区域、筋的最大高度、宽度和起筋的角度等参数；（2）根据设计要求设定优化目标；（3）设定约束条件。
通过上述步骤就可以使OptiStruct软件自动优化迭代计算得出最佳的加强筋布局。
整个分析流程如图2所示。
- 1 -图1 传统支架设计流程图2 基于形貌优化的支架设计流程对比图1、2可知，传统支架设计流程中主要时间都集中在改善加强筋的布置上，需要设计工程师有丰富的经验，基于形貌优化的支架设计流程可以通过形貌优化技术完成加强筋的布置，而且通过形貌优化设计加强筋布置优化方案通常是最优化设计方案，如果仍不能满足性能要求，则表示通过布置加强筋的方案不能满足设计要求，需要更改最初设计。
optistuct随机振动理论及实例分析教程
振动分类—按载荷形式和响应类型 Classification of vibration
线性系统Linear system MxCxKx f (t)
Dynamic response
自由振动 Free Vibration (f=0)
正则模态分析 Real Eigen/Modes
12
正态分布的置信水平 1σ~3σ
安全区域
危险区域0.135%
危险区域0.135%
99.73%
6 5σ 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6
F(x)
1
x (x)2
e 2 2 dx
2
RMS 1 n ai 2
n i1
随机振动采用双边置信水平
σ P(|x|σ)
P(|x|>σ)
PerMillion/每百万
1σ
68.27%
31.7%
317,300
2σ
95.45%
4.55%
45,500
2.5σ
98.76%
1.24%
12,400
3σ
99.73%
0.27%
2,700
3.5σ
99.953%
0.047%
470
4σ
99.9937%
0.0063%
63
5σ
99.999943%
0.000057%
0.57
6σ
99.9999998% 0.0000002%
9
各态历经随机信号，N(µσ, ) Ergodic Random signal
acce
acce
µ
0
Time
F(x)
基于OptiStruct的某型汽车传动轴模态分析
第56卷 第7期Vol. 56 No. 72018年7月July 2018农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2018.07.002基于OptiStruct的某型汽车传动轴模态分析尹荣栋1，赵振东1，陈鸿键2，白田伟2，臧利国1(1. 211100 江苏省 南京市 南京工程学院 汽车与轨道交通学院；2. 211100 江苏省 南京市 南京东华传动轴有限公司)[摘要] 针对传动轴受到自身以及其他外部激励会引起振动和异响的问题，对传动轴进行模态分析来获取其固有特性参数。
建立了考虑十字轴万向节和中间支撑的某型汽车传动轴三维模型，然后基于HyperMesh建立了传动轴的有限元仿真模型。
采用RBE2单元模拟十字轴万向节，用弹簧单元模拟中间支撑，基于OptiStruct对传动轴进行了模态分析。
分析结果显示可避免传动轴模态频率与发动机激励频率发生共振，并通过试验模态分析验证了仿真结果的正确性，为传动轴的设计了提供理论依据。
[关键词] 汽车；传动轴；有限元；模态分析[中图分类号] U463.216+.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-3142(2018)07-0006-05Modal Analysis of an Automotive Transmission Shaft Based on OptiStructYin Rongdong1, Zhao Zhendong1, Chen Hongjian2, Bai Tianwei2, Zang Liguo1(1. School of Automotive and Rail Transit, Nanjing Institute of Technology, Nanjing City, Jiangsu Province 211100, China;2. Nanjing Donghua Transmission Shaft Co., Ltd., Nanjing City, Jiangsu Province 211100, China ) [Abstract] Transmission shaft causes vibration and noise by itself and other external excitation in the process of driving, so modal analysis of the transmission shaft is carried out to obtain its intrinsic characteristic parameters. A three-dimensional model of transmission shaft with cross axle universal joint and the middle supporting was established. Then, the finite element simulation model of the transmission shaft was established based on HyperMesh. The cross axle universal joints were simulated by RBE2 elements and the middle supporting was simulated by spring element. Modal analysis of transmission shaft was analyzed by OptiStruct. The analysis results show that transmission shaft modal frequency and engine excitation frequency will not occur resonance. And the correctness of the simulation results was verified by experimental modal analysis. The modal analysis of the transmission shaft provides a theoretical basis for the design of transmission shaft.[Key words] automotive; transmission shaft; finite element; modal analysis0 引言汽车传动轴是用于将发动机通过变速箱输出动力的传递到驱动桥的重要部件。
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Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集OptiStruct 形貌优化在噪声传递函数分析中的应用王卓 周建文 李颖琎长安汽车工程研究院 CAE 工程所-1-Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集OptiStruct 形貌优化在噪声传递函数分析中的应用 Application of OptiStruct Topography Optimization on NTF Analysis王卓 周建文 李颖琎 (长安汽车工程研究院 CAE 工程所)摘要： 在对内饰车身 TB（Trimmed Body）模型进行噪声传递函数 NTF（Noise TransferFunction）分析后，发现在某一频率段出现峰值，超出目标值，进一步研究后发现，车身前 地板在该频率段下振动较大，可能是产生峰值的主要原因。
本文基于 Altair HyperWorks 软 件的 OptiStruct 模块，应用形貌优化分析对前地板进行优化，使结果得到优化和改进。
关键词: OptiStruct，TB，NTF，形貌优化，模态 Abstract：After the NTF analysis of TB, the peak response of sound pressure higherthan the target has found at a certain frequency scope. According to the result of researching this problem further, the vibration shapes of front floor is the main reason. Basing on Altair HyperWorks’s OptiStruct module, the topography optimization front floor is applied and the NTF performance is improved.Key words：OptiStruct，Trimmed Body，NTF，Topography Optimization，Mode1 概述如今中国汽车市场正在日趋的走向成熟， 国内汽车企业发展势头非常强劲， 人们对汽车 的态度也早已发生了质的转变， 从以往的代步工具到现在的把汽车当成自己 “身份” 的象征。
而在评价汽车的众多指标中，噪声与振动的要求越来越备受关注，也就是我们平时所说的 NVH，即是噪声（Noise）、振动（Vibration）和舒适性（Harshness）三个英文单词字母 的简写。
一辆汽车的 NVH 性能也是顾客购买汽车时主要考虑的因素，因此它已经成为影响 一部汽车品牌最重要的指标。
随着控制技术的发展和成本的降低、新材料的应用、测试技术不断的完善、计算机软件 的开发，汽车噪声与振动技术的发展非常迅速，虽然它是一门古老的学科，但新的技术不断 渗透进来， 使得它又成为一门非常新而且技术含量很高的学科。
主动降噪和减振已经在汽车 的很多系统上得到应用。
CAE 软件的发展已经使得汽车噪声与振动的很多性能可以用计算 机模型来预测。
噪声传递函数（NTF）是分析汽车 NVH 性能的方法之一，即是在底盘和发动机系统与 车身各附接点施加单位力激励， 测得各附接点与空腔内声压的噪声级， 所以车身的设计对结-2-Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集构传播噪声十分重要， 车身外各种激励引起的结构振动和结构噪声的特性直接表明车身设计 的优劣。
好的车身设计对各支撑点的激励敏感度低， 即激励力引起的振动和噪声的响应值低。
通过 TB 车身与声腔模型的耦合计算，得到后悬置激励到车内声压响应的噪声传递函数 结果，发现在某一频段内峰值声压超过目标值。
本文应用 OptiStruct 模块中的形貌优化对车 身的前地板进行优化设计以提高其固有频率和降低振动， 最终降低车身地板对车内噪声灵敏 度，使 NTF 结果得到了优化和改进。
2 问题描述2.1 分析对象在用有限元法进行噪声传递函数分析中， 分析模型分为结构有限元模型和声学空腔模型 两种类型，其中结构有限元模型是 Trimmed Body 模型。
图 1 NTF 有限元法分析对象2.2 边界条件载荷大小：1N； 载荷位置及方向：发动机后悬置 X 方向； 模态阻尼：1-20Hz 是 0.1；20-250Hz 是 0.04； 载荷激励频率范围：0Hz-250Hz； 结构模态频率范围：1Hz-350Hz； 空腔模态频率范围：1Hz-350Hz；2.3 响应点位置响应点是在声腔模型中，驾驶员座椅头枕右边缘顶点的一个 120mm×50mm×50mm 的矩形框内的乘员舱模型节点。
图 2 响应点位置示意图-3-Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集2.4 计算结果输出结果是输出测量点的声压级响应曲线，结果曲线 X 轴表示频率，单位为 Hz，Y 轴 为响应的声压级，单位为 dB。
输出结果的响应频率是 20Hz-200Hz。
下图为以发动机后悬 置为激励源，驾驶员右耳处一点为响应点的声压曲线图及在 150Hz 频率后悬置 X 向直接激 励下地板的变形图。
图 3 优化前 NTF 曲线及地板变形图3 优化设计分析CAE 技术中一个非常重要的组成部分——结构优化技术已经发展成熟并成功地被用于 产品设计，凭借着它自己的优势正在改变以往的产品设计流程。
在概念阶段设计阶段，优化 技术可以对产品所需性能全部予以考虑， 在给定的设计空间下找到最佳的产品设计思路； 在 虚拟试验阶段发现问题后， 优化技术可以直接给出产品改进方案， 而不仅仅是对产品进行校 核，从而真正帮助设计工程师设计出创新和可靠的产品。
优化设计有三要素，即设计变量、目标函数和约束条件。
设计变量是在优化过程中发生 改变从而提高性能的一组参数。
目标函数就是要求的最优设计性能， 是关于设计变量的函数。
约束条件是对设计的限制，是对设计变量和其他性能的要求。
优化设计的三要素在 OptiStruct 中通过不同类型的信息卡描述。
结构响应以及设计变量 均采用 Bulk Data 类型的信息卡，结构响应一般参考 DRESP1、DRESP2 或 DRESP3 卡， 设计变量则根据优化类型的不同选用 DTPL、DTPG 或 DESVAR 卡。
目标函数和约束则使 用 Subcase Information 类型的信息卡定义，目标函数使用 DESOBJ 卡，约束函数使用 DESSUB 或 DESGLB 卡。
在 OptiStruct 中，目标函数和约束函数是从有限元分析中获得的结构响应。
设计变量是 一个矢量，在形貌优化中，设计变量为形状扰动的线性组合因子。
OptiStruct 采用局部逼近的方法来求解优化的问题，其求解步骤如下： 1）采用有限元法分析相应物理问题。
2）收敛判断。
3）设计灵敏度分析。
4）利用灵敏度信息得到近似模型，并求解近似优化问题。
-4-Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集5）返回第一步。
3.1 车身前地板优化形貌优化是一种形状最佳化的方法， 即在板形结构中寻找最优的加强肋分布的概念设计 方法，它的优化步骤只需要定义一个设计区域、肋的最大高度和起肋角，同时要考虑到可加 工性，在众多的加强肋布置方式中，选择满足设计要求的方式。
从图 3 优化前的 NTF 曲线中可以看到，在 150Hz 处有一明显的峰值，此频率下的结构 和声腔的模态变形图如图 4 所示。
密闭空腔内的空气， 如果受到压缩， 就会产生纯体积变化， 展现出很高的阻抗， 与车身结构产生强烈的耦合。
由此分析和图 4 的描述可以知道车身结构 和声腔模态产生耦合的地方在前地板处， 故应用形貌优化提高前地板的固有频率， 达到解耦 的目的。
图 4 声腔与地板在 150Hz 变形图3.2 优化区域及设计参数由于前地板两侧都已有加强肋， 从图 4 中可以看到， 靠近中间处的对称区域是地板和声 腔产生耦合的地方，所以把优化区域选定为该对称区域，如图 5 所示。
形貌优化设计参数为： 肋宽/mm 40 起肋角/度 60 起肋高度/mm 10图 5 前地板结优化区域示意图-5-Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集3.3 优化结果根据图 5 选定的设计区域， 应用 OptiStruct 模块进行形貌优化设计并从外观以及工艺上 考虑，优化后的结果及设计的结构如下图所示。
图 6 前地板优化结果及优化后结构设计图由上图可以看出， 优化之后前地板的结构是在其中间两侧对称的增加了两条加强肋， 通 过模态计算，这样的设计使地板的第六阶（与 150Hz 时的位移变形相近）固有频率提高了 近 18Hz。
根据以上的优化设计，重新对 TB 模型进行 NTF 计算，计算后的曲线与优化前曲线的 对比如下图所示。
图 7 优化前后 NTF 曲线对比示意图 由图 7 可以看出，优化之后的 NTF 曲线虽然在 150Hz 处仍有峰值，但该处峰值也已减 少了 2dB，可知此优化对降低该频率下的声压是有一定帮助的。
4 结论本文使用 OptiStruct 完成了车身前地板结构的优化，在控制质量节约成本的基础上，提 高了地板的固有频率，降低了车身结构和声腔的耦合程度，而车身有着复杂的结构，进行车 身和声腔模态的解耦也是一个复杂的过程，要想达到真正的解耦，达到理想的效果，靠单一 加强某个零部件是很难完成的，只有不断的尝试，深入的分析才有可能实现。
-6-Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集5 参考文献[1] 庞剑 谌刚 何华编 《汽车噪声与振动理论与应用》 北京理工大学出版社 2006 [2] 李楚琳 张胜兰 冯樱 杨朝阳编 《HyperWorks 分析应用实例》 机械工业出版社 [2] 张胜兰 李楚琳 郑冬黎 郝琪编 《基于 HyperWorks 的结构优化设计技术》 机械工业出版社 2008 2008-7-。