振动噪声领域有限元模型检查规范

Q/SZJ191001-2017振动噪声领域有限元模型检查规范NoiseandVibrationModelingStandardsforFEModels20XX20XX-XX-XX实施20XX-XX-XX发布XXXX汽车工程技术有限公司发布Q/SZXX-X-2017振动噪声领域有限元模型检查规范范围本标准规定了术语和定义、NVH领域有限元模型检查方面内容。本标准适用于CAE部门NVH领域有限元模型检查等方面内容。规范性引用文件无。术语和定义本规范涉及到的术语及其定义如下：NVHVibrationNoiseandharshness；流程图图1流程图Fig1PROCESSFLOWDIAGRAM工具描述所有有限元模型都应遵守NASTRAN格式规范。AllmodelsfornoiseandvibrationworkforuseinFEshouldbeinNASTRANformat.建模和分析过程单位Units振动噪声领域的模型首选的单位系统为mm-t-s-N，如此，Nasrtan计算文件中PARAM,WTMASS参数应该为1.Standardunitsfornoiseandvibrationmodelsaremm,Mg(metrictons),s,N.Forthiscombination,PARAM,WTMASSshouldbesetto1.0.内容Contents坐标系CoordinateSystems建模技巧ModelingTechniques模型来源Sourceofmodels一般来说，NVH领域所有的有限元模型都应该是CAE设计组，加入组织内不存在这样的设计组，则应该联系部件/子系统CAE组索取模型。当然，供应商也可以提供一部分有限元模型。Ingeneral,thesourceforallFEmodelsfornoiseandvibrationsworkshouldbetheCAEDesigngroups.Ifthesegroupsdonotexistinaregion,thecomponent/subsystemCAEgroupshouldbecontactedfirst.suppliersmayberequiredtosupplyFEmodels.简化模型VS详细模型Simplifiedvs.DetailedModels简化模型——简化模型不能包含设计的详细特征，这么模型只能包含一些简化的单元，但这些单元包含了部件的质量、惯性和一般几何等特性。SimplifiedModels—Thesearemodelswhichdonotcontainallofthedetailsofthedesignfeatures.Theyoftenonlycontainsimpleelementsrepresentingtheoverallmass,inertia,andgeneralgeometryofthecomponent.详细模型——依据详细CAD数据初步建立的板件和实体的单元，详细模型包含所有了详细设计特征。DetailedModels—Thesearemodelswhichareprimarilyconstructedofplateandsolidelements.Theyareintendedtorepresentallofthedesigndetails.在实际建模中，在详细建模条件允许的情况下，应该优先选择详细建模方法来创建模型，如果条件不允许，则使用简化模型。当然也有一些情况下，即使详细模型建模条件允许，但简化建模方法其实更加适合。这样的例子有悬架布置和动力总成悬置的结构设计研究。Itisrecommendedtousedetailedmodelswheneverthereissufficientdesigndetailtoconstructtheminameaningfulway.Ifdesigndetaildoesnotexist,thesimplifiedmodelsshouldbeusedtorepresentthecomponents.Therearesituationswhereeventhoughadetailedmodelcanbebuilt,asimplifiedmodelmaybemoreappropriate.Examplesofthesesituationswouldbearchitecturalstudiesofsuspensionlayoutsorpowertrainmounting.超单元建模SuperElementModels为了减少模型运算时间，所有子系统都应该创建成超单元来运行（随着计算机运行能力的提升，越来越少的部件会被作成超单元）。这些超单元可能包含车身，副车架和详细的底盘部件。而简化模型，由于本身单元少，不必作成超单元。另外一些需要设计研究的部件，也不用超单元替代。Inordertodecreaseruntimeitisrecommendedthatallsubsystemsthataremodeledindetailbeputintoanastranexternalsuperelement.Forexample,thiswouldincludethebody,cradles,anddetailedchassiscomponents.Simplifiedmodels,becauseoftheirmuchsmallersize,donotneedtobeputintosuperelements.Componentsforwhichspecificdesignstudiesarebeingconducted,shouldnotbeplacedintosuperelements.建模技巧Recommendedmodelingtechniques所有的模型都应该遵从建模标准。推荐使用中等的网格密度，在板件壳单元建模中，建议CQUADR/CTRIAR来替代CQUAD4/CTRIA3单元。PARAM参数定义中，以下一些参数不要使用。Allmodelsshouldconformtothemodelingstandards.Amediummeshdensityasoutlinedinthatdocumentisrecommended.ItisarecommendedpracticetouseCQUADR/CTRIARforplatesinsteadofCQUAD4/CTRIA3elements.ThefollowingPARAM’sshouldnotbeused.Thosewithoutparametersettingsshouldbeleftastheirdefault.Thoselistedwithparametersettingsshouldnotbeusedwiththesesettings.BAILOUT,-1MECHFIX,YESEPZERONEWSEQOLDSEQ以下两个PARAM参数建议使用如下设置：ThefollowingPARAM’shavetheserecommendedsettings:MAXRATIO,1.0E9MECHFIX,NO自动约束参数AUTOSPC在casecontrolcommand中的AUTOSPC可以通过相关的设置，来替代PARAMPRGPST参数，例如：AUTOSPCandrelatedPARAM’s,likePRGPSTshouldbehandledthroughtheAUTOSPCcasecontrolcommand.Therecommendedsettingis:AUTOSPC(PRINT)=YES假设和限制N/A载荷和边界条件边界条件N/A载荷N/A性能要求所有的部件、子系统和整车模型都需要进行模型检查计算。检查计算采用SOL103求解器，分析内容包括GRDPNT，GROUNDCHECK和WEIGHTCHECK。个别部件使用其他求解求进行模型检查也是可以的。模型检查计算中，可以通过许多关键项目来核对模型。首先，通过校核节点质量来判定模型质量是否正确，输出的信息包含在f06文件中。Modelcheckoutrunsshouldbemadeonallcomponent,subsystemandvehiclemodelstoverifythatthemodelisfunctioningproperly.Thismodelcheckoutrunisasimplenormalmodesanalysis.ThisanalysisshouldincludeamasscalculationwithPARAM,GRDPNT;aGROUNDCHECK;andaWEIGHTCHECK.Individualcomponentsmayhaveotheranalysisrunsthatwouldbeappropriateformodelcheckout.Thereareseveralitemsthatshouldbecheckedinthecheckoutrun.First,theoutputfromthegridpointweightgeneratorshouldbechecktobesurethatthemassofthemodeliscorrect.Thisoutputisfoundinthe.f06file.图2节点质量信息校核Fig2Gridmasscheck输出到f06文件中，如果有节点参数MAXRATIO大于设置的值1E9或者为负数，那么模型是有问题的。Thereshouldbenomaxratiogreaterthan1.0e09,norshouldanyofthembenegative.Thisoutputisalsointhe.f06file.图3刚度矩阵中节点刚度校核Fig3MaxratiocheckAUTOSPC输出的数据也需要预览。图4中一些节点的旋转方向被约束是通常的情况，然而，假如节点的123位移方向被约束，则模型是有问题的。如果使用CQUADR/CTRIAR类型单元，旋转的自由度方向将大大的减少。TheoutputfromtheAUTOSPCprintshouldbereviewed.ItisnotuncommontohaverotationalDOF’s(456)inthistable.However,ifatranslationalDOF(123)isinthistable,quitelikelythereisanerror.NotethatwiththeCQUADR/CTRIARelements,thenumberofrotationalDOF’sshouldbegreatlyreduced.图4自动约束点约束方向校核Fig4AUTOSPCcheckGROUNDCHECK也唱用来检查，模型单元。除了那些连接正则单元的SPOINT的模型外，所有的模型均应该通过G-Set检查。该项检查中，许多的错误发生在MPC和RBE单元中；所有的模型也应该通过N-Set检查，假设模型检查失败，那么问题也很大原因出现在MPC和RBE中。使用AUTOSPC和N-Set检查，所有模型都需要通过，假如模型是自由状态，不管是F-Set还是A-Set，都需要通过。假如模型使用SPC约束到地面，不管是F-Set还是A-Set，模型检查都会是失败的。TheoutputfromGROUNDCHECKshouldalsobecheckedquiteclosely.AllModelsshouldpasstheG-Setcheck,unlessitisamodalmodelwithSPOINT’sattachedtoregularelements.ManyerrorsareintroducedwithMPCequationsandRBEelements.AllmodelsshouldpasstheN-SETcheck.Iftheydonot,itisquitelikelyrelatedtheMPC’sorRBEelements.NomodelshouldfailtheN+AUTOSPCcheck.Ifthemodelisfree,itshouldpassboththeF-SETandA-SETchecks.IfitisgroundedwithSPC’s,itshouldfailboththeF-SETandA-SETchecks.图5GROUNDCHECK检查Fig5GROUNDCHECKcheck左右的模型都需要通过WEIGHTCHECK。模态频率和模态振型都需要验证。一般来说，无约束下的模型模态中应该有6阶刚体模态，在一些模型中可能有更多。例如，一个TB模型会有7阶刚体模态，其中前6阶为TB的刚体模态，第7阶为转向系统旋转模态。所有的刚体模态频率均小于1E-3Hz。假如有刚体模态频率大于该值，则可能有模型错误。特别需要注意的是要确保NASTRAN不会检测到无质量的机构单元，如果软件检测到，则模型是有问题的，这个检测与否取决于模型设置，NASTRAN可能会自动的包含哪些机构并且继续运行，在这种情况下，结果一定是错误的。AllmodelsshouldpassWEIGHTCHECK.Themodesandshapesofthemodelshouldalsobeverified.Ingeneral,afreestructureshouldhave6rigidbodymodes.Insomecasestheremaybemore.Forexample,atrimmedbodymodelmayhave7;sixduetotherigidbodymotionofthebody,anda7thfromtherotationofthesteeringwheel.Allrigidbodymodesshouldb