01功能介紹

在NVH（噪聲、振動(dòng)和聲音粗糙度）研究中，傳遞路徑分析（TPA）是一種的實(shí)驗(yàn)和基于仿真的成熟技術(shù)被用于評(píng)估和排序結(jié)構(gòu)或聲固耦合系統(tǒng)中不同結(jié)構(gòu)傳輸路徑引起的噪聲和振動(dòng)貢獻(xiàn)。傳遞路徑分析（TPA）涉及三個(gè)要素：

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系統(tǒng)的振源（主動(dòng)振動(dòng)部件），如發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪傳動(dòng)或動(dòng)力系統(tǒng)，或車輪懸架/底盤系統(tǒng)，激勵(lì)從這些源頭部件發(fā)出并傳遞到系統(tǒng)。

02

系統(tǒng)的無(wú)源部分，其中某些選定響應(yīng)點(diǎn)或接受者的位置，可以是結(jié)構(gòu)或聲學(xué)響應(yīng)點(diǎn)（例如方向盤處的速度或乘客耳朵附近的聲壓）是值得關(guān)注的。

03

傳遞路徑，通常與所謂的連接點(diǎn)、接口點(diǎn)或連接點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，將接受系統(tǒng)連接到激勵(lì)源系統(tǒng)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)支架通常被選為診斷發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音的傳遞路徑。傳遞路徑是表示振動(dòng)能量流從界面或連接點(diǎn)到接收點(diǎn)的傳播路徑。

傳遞路徑分析（TPA）允許工程師通過(guò)接收側(cè)（無(wú)源側(cè)）界面點(diǎn)的力和振動(dòng)來(lái)表示源激勵(lì)。接口/連接點(diǎn)的每個(gè)自由度 （DOF） 表示一條路徑，施加來(lái)自主動(dòng)側(cè)（激勵(lì)側(cè)）的作用力。在大多數(shù)工程實(shí)踐中，只考慮了三個(gè)平移自由度，而忽略了三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。來(lái)自單個(gè)路徑的接收點(diǎn)的響應(yīng)構(gòu)成來(lái)自該路徑的貢獻(xiàn)。

02基于MSC Nastran傳遞路徑分析益處

MSC Nastran的單步傳遞路徑分析功能（TPA）簡(jiǎn)化了多步驟仿真過(guò)程，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的MSC Nastran分析作業(yè)，它在一個(gè)分析中自動(dòng)完成模型剖分，激勵(lì)側(cè)和接收側(cè)外部超單元定義、生成和裝配計(jì)算，支持自動(dòng)模態(tài)部件綜合法（ACMS），用戶只需要準(zhǔn)備一個(gè)輸入文件，即可完成傳遞路徑分析，作業(yè)完成后，所有與 TPA 相關(guān)的結(jié)果都存儲(chǔ)在 HDF5 文件中，方便繪制和顯示，用戶可以利用Python語(yǔ)言讀取結(jié)果、編制后處理報(bào)告或結(jié)果評(píng)價(jià)。

03傳遞路徑分析工作流程：

如下圖，說(shuō)明了典型車身底盤系統(tǒng)中傳遞路徑分析（ TPA） 分析的模型設(shè)置。車身/空腔子系統(tǒng)（接收或無(wú)源側(cè)）在懸置點(diǎn)或接口點(diǎn)連接到底盤/懸架/動(dòng)力總成子系統(tǒng)（激勵(lì)側(cè)或有源側(cè)），其中源激勵(lì)（工作負(fù)載）從車輪/發(fā)動(dòng)機(jī)支架進(jìn)入車輛，并通過(guò)底盤/懸架/發(fā)動(dòng)機(jī)支架進(jìn)入界面點(diǎn)傳遞到車身/空腔。

執(zhí)行模型分解，整個(gè)模型分為激勵(lì)側(cè)、被動(dòng)側(cè)，定義標(biāo)準(zhǔn)的MSC Nastran求解文件，根據(jù)界面點(diǎn)、響應(yīng)點(diǎn)定義，生成被動(dòng)側(cè)單位激勵(lì)傳遞特性分析FRF/NTF，同時(shí)，將生成被動(dòng)側(cè)外部超單元模型文件；

裝配被動(dòng)側(cè)超單元模型，做整體分析，根據(jù)源激勵(lì)計(jì)算界面點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)力 Fi，并計(jì)算某些點(diǎn)處的響應(yīng)Ui。

執(zhí)行傳遞路徑分析（TPA），基于第一步中外部超單元模型和接收所有界面點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)力。使用路徑 i 的 FRF/NTF 和界面力 Fi （GPFORCE），計(jì)算路徑 i 的貢獻(xiàn) Ui，并利用計(jì)算的單個(gè)路徑的貢獻(xiàn)合成總體響應(yīng)，如圖 3-1 的公式所示。

其中：

U_t-振動(dòng)響應(yīng)點(diǎn)總響應(yīng)；

U_i-各個(gè)路徑響應(yīng)

H_i-傳遞函數(shù)FRF或NTF；

F_i-界面點(diǎn)力，節(jié)點(diǎn)力（GPFORCE）。

04基于MSC Nastran傳遞路徑分析過(guò)程

定義TPASET卡片，聲明要進(jìn)行TPA分析；

TPA分析中支持定義一個(gè)載荷工況，即一SUBCASE；

激勵(lì)載荷需要保存在主模型文件中；

通過(guò)定義 BEGIN BULK ACTIVE (或PASSIVE) 將模型重組為主動(dòng)側(cè)和被動(dòng)側(cè)；

在主模型中，定義TPADEFN卡片，該卡片定義傳遞路徑分析的激勵(lì)源，界面點(diǎn)的組ID，響應(yīng)類型、響應(yīng)點(diǎn)SET ID等，如下圖。

其中：

SETID字域定義，TPADEFN標(biāo)識(shí)號(hào)，在工況定義段被引用；

GRIDSET字域定義，界面點(diǎn)組ID表示號(hào)，組類型SET3；

UNIT字域定義傳遞路徑分析中的分析通道數(shù)目，默認(rèn)為24通道；

RESPTYP1/2/3字域?yàn)轫憫?yīng)類型，支持類型有：ACCE、DISP、VECL、PRESSE，即加速度、速度、位移、聲壓

OUTSET1/2/3字域?yàn)轫憫?yīng)點(diǎn)類型，對(duì)應(yīng)輸入組標(biāo)識(shí)號(hào)，組類型為SET3；

定義h5格式文件輸出為：HDF5OUT PRCISIO INPUT YES

圖：示例模型

傳遞路徑分析（TPA ）的結(jié)果計(jì)算被存儲(chǔ)在 HDF5 數(shù)據(jù)庫(kù)文件中。用戶可以使用熟悉的 GUI 工具用于結(jié)果顯示和繪圖。為了方便用戶使用，MSC Nastran提供了用于 TPA 結(jié)果顯示的 Python 的代碼和處理 TPA HDF5 文件。

圖：傳遞路徑分析結(jié)果文件H5，可以直接讀取

圖：TPA分析，各個(gè)通道對(duì)響應(yīng)點(diǎn)X的貢獻(xiàn)度

圖：傳遞路徑分析，整體計(jì)算與基于各個(gè)傳遞通道合成結(jié)果對(duì)比

圖：傳遞路徑分析，響應(yīng)峰值點(diǎn)處，貢獻(xiàn)率最大的前五個(gè)通道分布圖