Q/SZJ191001-2017振動(dòng)噪聲領(lǐng)域有限元模型檢查規(guī)范NoiseandVibrationModelingStandardsforFEModels20XX20XX-XX-XX實(shí)施20XX-XX-XX發(fā)布XXXX汽車工程技術(shù)有限公司發(fā)布Q/SZXX-X-2017振動(dòng)噪聲領(lǐng)域有限元模型檢查規(guī)范范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了術(shù)語和定義、NVH領(lǐng)域有限元模型檢查方面內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)適用于CAE部門NVH領(lǐng)域有限元模型檢查等方面內(nèi)容。規(guī)范性引用文件無。術(shù)語和定義本規(guī)范涉及到的術(shù)語及其定義如下：NVHVibrationNoiseandharshness；流程圖圖1流程圖Fig1PROCESSFLOWDIAGRAM工具描述所有有限元模型都應(yīng)遵守NASTRAN格式規(guī)范。AllmodelsfornoiseandvibrationworkforuseinFEshouldbeinNASTRANformat.建模和分析過程單位Units振動(dòng)噪聲領(lǐng)域的模型首選的單位系統(tǒng)為mm-t-s-N，如此，Nasrtan計(jì)算文件中PARAM,WTMASS參數(shù)應(yīng)該為1.Standardunitsfornoiseandvibrationmodelsaremm,Mg(metrictons),s,N.Forthiscombination,PARAM,WTMASSshouldbesetto1.0.內(nèi)容Contents坐標(biāo)系CoordinateSystems建模技巧ModelingTechniques模型來源Sourceofmodels一般來說，NVH領(lǐng)域所有的有限元模型都應(yīng)該是CAE設(shè)計(jì)組，加入組織內(nèi)不存在這樣的設(shè)計(jì)組，則應(yīng)該聯(lián)系部件/子系統(tǒng)CAE組索取模型。當(dāng)然，供應(yīng)商也可以提供一部分有限元模型。Ingeneral,thesourceforallFEmodelsfornoiseandvibrationsworkshouldbetheCAEDesigngroups.Ifthesegroupsdonotexistinaregion,thecomponent/subsystemCAEgroupshouldbecontactedfirst.suppliersmayberequiredtosupplyFEmodels.簡(jiǎn)化模型VS詳細(xì)模型Simplifiedvs.DetailedModels簡(jiǎn)化模型——簡(jiǎn)化模型不能包含設(shè)計(jì)的詳細(xì)特征，這么模型只能包含一些簡(jiǎn)化的單元，但這些單元包含了部件的質(zhì)量、慣性和一般幾何等特性。SimplifiedModels—Thesearemodelswhichdonotcontainallofthedetailsofthedesignfeatures.Theyoftenonlycontainsimpleelementsrepresentingtheoverallmass,inertia,andgeneralgeometryofthecomponent.詳細(xì)模型——依據(jù)詳細(xì)CAD數(shù)據(jù)初步建立的板件和實(shí)體的單元，詳細(xì)模型包含所有了詳細(xì)設(shè)計(jì)特征。DetailedModels—Thesearemodelswhichareprimarilyconstructedofplateandsolidelements.Theyareintendedtorepresentallofthedesigndetails.在實(shí)際建模中，在詳細(xì)建模條件允許的情況下，應(yīng)該優(yōu)先選擇詳細(xì)建模方法來創(chuàng)建模型，如果條件不允許，則使用簡(jiǎn)化模型。當(dāng)然也有一些情況下，即使詳細(xì)模型建模條件允許，但簡(jiǎn)化建模方法其實(shí)更加適合。這樣的例子有懸架布置和動(dòng)力總成懸置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。Itisrecommendedtousedetailedmodelswheneverthereissufficientdesigndetailtoconstructtheminameaningfulway.Ifdesigndetaildoesnotexist,thesimplifiedmodelsshouldbeusedtorepresentthecomponents.Therearesituationswhereeventhoughadetailedmodelcanbebuilt,asimplifiedmodelmaybemoreappropriate.Examplesofthesesituationswouldbearchitecturalstudiesofsuspensionlayoutsorpowertrainmounting.超單元建模SuperElementModels為了減少模型運(yùn)算時(shí)間，所有子系統(tǒng)都應(yīng)該創(chuàng)建成超單元來運(yùn)行（隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行能力的提升，越來越少的部件會(huì)被作成超單元）。這些超單元可能包含車身，副車架和詳細(xì)的底盤部件。而簡(jiǎn)化模型，由于本身單元少，不必作成超單元。另外一些需要設(shè)計(jì)研究的部件，也不用超單元替代。Inordertodecreaseruntimeitisrecommendedthatallsubsystemsthataremodeledindetailbeputintoanastranexternalsuperelement.Forexample,thiswouldincludethebody,cradles,anddetailedchassiscomponents.Simplifiedmodels,becauseoftheirmuchsmallersize,donotneedtobeputintosuperelements.Componentsforwhichspecificdesignstudiesarebeingconducted,shouldnotbeplacedintosuperelements.建模技巧Recommendedmodelingtechniques所有的模型都應(yīng)該遵從建模標(biāo)準(zhǔn)。推薦使用中等的網(wǎng)格密度，在板件殼單元建模中，建議CQUADR/CTRIAR來替代CQUAD4/CTRIA3單元。PARAM參數(shù)定義中，以下一些參數(shù)不要使用。Allmodelsshouldconformtothemodelingstandards.Amediummeshdensityasoutlinedinthatdocumentisrecommended.ItisarecommendedpracticetouseCQUADR/CTRIARforplatesinsteadofCQUAD4/CTRIA3elements.ThefollowingPARAM’sshouldnotbeused.Thosewithoutparametersettingsshouldbeleftastheirdefault.Thoselistedwithparametersettingsshouldnotbeusedwiththesesettings.BAILOUT,-1MECHFIX,YESEPZERONEWSEQOLDSEQ以下兩個(gè)PARAM參數(shù)建議使用如下設(shè)置：ThefollowingPARAM’shavetheserecommendedsettings:MAXRATIO,1.0E9MECHFIX,NO自動(dòng)約束參數(shù)AUTOSPC在casecontrolcommand中的AUTOSPC可以通過相關(guān)的設(shè)置，來替代PARAMPRGPST參數(shù)，例如：AUTOSPCandrelatedPARAM’s,likePRGPSTshouldbehandledthroughtheAUTOSPCcasecontrolcommand.Therecommendedsettingis:AUTOSPC(PRINT)=YES假設(shè)和限制N/A載荷和邊界條件邊界條件N/A載荷N/A性能要求所有的部件、子系統(tǒng)和整車模型都需要進(jìn)行模型檢查計(jì)算。檢查計(jì)算采用SOL103求解器，分析內(nèi)容包括GRDPNT，GROUNDCHECK和WEIGHTCHECK。個(gè)別部件使用其他求解求進(jìn)行模型檢查也是可以的。模型檢查計(jì)算中，可以通過許多關(guān)鍵項(xiàng)目來核對(duì)模型。首先，通過校核節(jié)點(diǎn)質(zhì)量來判定模型質(zhì)量是否正確，輸出的信息包含在f06文件中。Modelcheckoutrunsshouldbemadeonallcomponent,subsystemandvehiclemodelstoverifythatthemodelisfunctioningproperly.Thismodelcheckoutrunisasimplenormalmodesanalysis.ThisanalysisshouldincludeamasscalculationwithPARAM,GRDPNT;aGROUNDCHECK;andaWEIGHTCHECK.Individualcomponentsmayhaveotheranalysisrunsthatwouldbeappropriateformodelcheckout.Thereareseveralitemsthatshouldbecheckedinthecheckoutrun.First,theoutputfromthegridpointweightgeneratorshouldbechecktobesurethatthemassofthemodeliscorrect.Thisoutputisfoundinthe.f06file.圖2節(jié)點(diǎn)質(zhì)量信息校核Fig2Gridmasscheck輸出到f06文件中，如果有節(jié)點(diǎn)參數(shù)MAXRATIO大于設(shè)置的值1E9或者為負(fù)數(shù)，那么模型是有問題的。Thereshouldbenomaxratiogreaterthan1.0e09,norshouldanyofthembenegative.Thisoutputisalsointhe.f06file.圖3剛度矩陣中節(jié)點(diǎn)剛度校核Fig3MaxratiocheckAUTOSPC輸出的數(shù)據(jù)也需要預(yù)覽。圖4中一些節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)方向被約束是通常的情況，然而，假如節(jié)點(diǎn)的123位移方向被約束，則模型是有問題的。如果使用CQUADR/CTRIAR類型單元，旋轉(zhuǎn)的自由度方向?qū)⒋蟠蟮臏p少。TheoutputfromtheAUTOSPCprintshouldbereviewed.ItisnotuncommontohaverotationalDOF’s(456)inthistable.However,ifatranslationalDOF(123)isinthistable,quitelikelythereisanerror.NotethatwiththeCQUADR/CTRIARelements,thenumberofrotationalDOF’sshouldbegreatlyreduced.圖4自動(dòng)約束點(diǎn)約束方向校核Fig4AUTOSPCcheckGROUNDCHECK也唱用來檢查，模型單元。除了那些連接正則單元的SPOINT的模型外，所有的模型均應(yīng)該通過G-Set檢查。該項(xiàng)檢查中，許多的錯(cuò)誤發(fā)生在MPC和RBE單元中；所有的模型也應(yīng)該通過N-Set檢查，假設(shè)模型檢查失敗，那么問題也很大原因出現(xiàn)在MPC和RBE中。使用AUTOSPC和N-Set檢查，所有模型都需要通過，假如模型是自由狀態(tài)，不管是F-Set還是A-Set，都需要通過。假如模型使用SPC約束到地面，不管是F-Set還是A-Set，模型檢查都會(huì)是失敗的。TheoutputfromGROUNDCHECKshouldalsobecheckedquiteclosely.AllModelsshouldpasstheG-Setcheck,unlessitisamodalmodelwithSPOINT’sattachedtoregularelements.ManyerrorsareintroducedwithMPCequationsandRBEelements.AllmodelsshouldpasstheN-SETcheck.Iftheydonot,itisquitelikelyrelatedtheMPC’sorRBEelements.NomodelshouldfailtheN+AUTOSPCcheck.Ifthemodelisfree,itshouldpassboththeF-SETandA-SETchecks.IfitisgroundedwithSPC’s,itshouldfailboththeF-SETandA-SETchecks.圖5GROUNDCHECK檢查Fig5GROUNDCHECKcheck左右的模型都需要通過WEIGHTCHECK。模態(tài)頻率和模態(tài)振型都需要驗(yàn)證。一般來說，無約束下的模型模態(tài)中應(yīng)該有6階剛體模態(tài)，在一些模型中可能有更多。例如，一個(gè)TB模型會(huì)有7階剛體模態(tài)，其中前6階為TB的剛體模態(tài)，第7階為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)模態(tài)。所有的剛體模態(tài)頻率均小于1E-3Hz。假如有剛體模態(tài)頻率大于該值，則可能有模型錯(cuò)誤。特別需要注意的是要確保NASTRAN不會(huì)檢測(cè)到無質(zhì)量的機(jī)構(gòu)單元，如果軟件檢測(cè)到，則模型是有問題的，這個(gè)檢測(cè)與否取決于模型設(shè)置，NASTRAN可能會(huì)自動(dòng)的包含哪些機(jī)構(gòu)并且繼續(xù)運(yùn)行，在這種情況下，結(jié)果一定是錯(cuò)誤的。AllmodelsshouldpassWEIGHTCHECK.Themodesandshapesofthemodelshouldalsobeverified.Ingeneral,afreestructureshouldhave6rigidbodymodes.Insomecasestheremaybemore.Forexample,atrimmedbodymodelmayhave7;sixduetotherigidbodymotionofthebody,anda7thfromtherotationofthesteeringwheel.Allrigidbodymodesshouldb