MASTA培训手册 - NVH

MASTA培训手册：NVHMASTA7NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|1目录1内容.................................................................................................................................................21.1介绍.........................................................................................................................................31.2MASTA动力学 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 模型........................................................................................................42ScooterGearbox实例分析............................................................................................................52.1耦合模态分析.........................................................................................................................52.2齿轮啸叫分析.......................................................................................................................112.2.1齿轮啸叫分析结果........................................................................................................122.2.2单个啮合的啸叫分析结果............................................................................................193导入壳体.......................................................................................................................................234导入异形轴有限元模型...............................................................................................................295在壳体或者异形轴处的齿轮啸叫分析结果...............................................................................306NVH输出接口选项(ANSYS).........................................................................................................316.1动态位移输出(ANSYS)..........................................................................................................316.2轴模型输出(ANSYS)..............................................................................................................326.3提取刚度矩阵和质量矩阵(ANSYS)......................................................................................367NVH输出接口选项(NASTRAN)....................................................................................................407.1动态位移输出(NASTRAN)....................................................................................................407.2轴有限元模型输出(NASTRAN).............................................................................................417.3提取刚度和质量矩阵(NASTRAN).........................................................................................478NVH输出接口选项(ABAQUS).....................................................................................................508.1动态位移输出(ABAQUS).......................................................................................................508.2提取刚度和质量矩阵(ABAQUS)...........................................................................................509说明...............................................................................................................................................529.1上下游刚度及转动惯量.......................................................................................................529.2阻尼.......................................................................................................................................5210参考文献...................................................................................................................................54NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|21内容本手册通过一个实例介绍MASTA的NVH(Noise,Vibration&Harshness振动噪音)模块，内容包括：MASTA不同的动态分析选项：oCoupledModalAnalysis耦合模态分析oGearWhineAnalysis齿轮啸叫分析如何运行分析生成的不同的分析结果如何在MASTA动态分析中包括壳体和异形轴MASTA的动态分析输出选项NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|31.1介绍振动噪音问题（NVH）是现代传动系统设计和开发过程中的关键问题。现代法规和客户方面要求所有整车/整机零部件都要降低噪音。MASTA的其它模块提供了降低噪音的基本分析工具。核心模块可以进行系统变形分析和齿轮的错位量计算。微观参数和LTCA模块可以运行齿轮接触分析，并且对传递误差（TE）进行预测。TE是齿轮啸叫问题的激励源。MASTANVH模块为评价齿轮系统的潜在激励问题提供了工具。激励源：啮合齿轮的TE响应，由于齿轮传动系统内部的啮合力，通过轴承传到壳体壳体响应，传到整车其它部分NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|41.2MASTA动力学分析模型与MASTA的系统变形分析模型一样，MASTA的动力学分析模型也是根据系统的几何设计参数生成的有限元模型，每个节点包含有6个自由度。轴承的非线性刚度是由轴承的非线性受载变形模型得到的（参见参考文献[1]）。当运行动态分析时，MASTA首先运行在指定载荷下的系统变形分析，这主要是计算在该载荷下的轴承刚度。然后，该轴承刚度作为线性刚度包含在动力学模型中。动力学模型在该载荷的所有受载变形关系都是线性的。然而模型是根据载荷变化的，也就是说模型动力学分析的轴承刚度是由该载荷下对应的系统变形分析得到的。与MASTA系统变形分析模型相同，可以通过导入由通用有限元软件得到的缩聚刚度矩阵和质量矩阵把壳体和异形轴模型导入到MASTA的动力学模型中。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|52ScooterGearbox实例分析打开文件：File>Examples>Automotive>ScooterGearbox。从模式工具栏中选择NVH模式，与MASTA的其它模块相同，NVH分析只需在左侧栏中选择所设定的工况点击鼠标右键，点击Run；或者选择所设定的工况，点击。在工况栏下方的下拉菜单中提供了两种不同的分析选项1.CoupledModalAnalysis耦合模态分析：包含啮合齿轮之间啮合刚度的模态分析。第一项分析纯粹是模态分析，计算特定工况下系统的固有频率和模态振型，并不考虑系统的任何激励。2.GearWhineAnalysis齿轮啸叫分析：在特定工况下以啮合齿轮的传递误差为激励计算系统的响应。2.1耦合模态分析在CoupledModalAnalysis耦合模态分析中，MASTA计算系统的固有振型及其所对应的频率。对于 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 设计而言，希望避免系统的激励频率与系统的固有频率相近，以防止共振的发生。耦合在这里指的是齿轮啮合。在耦合模态分析的模型中，包含了在指定工况下所有参与啮合齿轮啮合刚度的有限元模型。在下拉菜单中选择CoupledModalAnalysis，并且运行FullLoad工况。当耦合模态分析结束后，选择NaturalFrequencies选项卡，将会显示前20阶耦合模态的固有频率。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|6拖动上图底部的滑动条的可用于查看更多或更少的固有频率的数目。点击3DView选项卡显示所计算的各阶模态振型。在3DView选项卡的控制栏中，允许用户设定以下内容：查看不同的模态改变动态显示的比例用不同的方式显示模型o显示轴实体模型o显示内部分析的有限元节点模型o以透明模型的方式显示模型的初始位置显示模态振型动画改变动画的速度以gif或wmv文件形式保存动态显示的动画NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|7此外，每个零件或连接的应变能和动能可以通过云图来显示，在下拉对话框中设置。选择Reports选项卡来查看每个零件或连接在某一模态下的列表信息。此外，报告中包含了齿轮传动系统的扭转刚度和惯量信息，这些数值可以在不需要齿轮传动系统细节的分析中使用。例如，整个风机在某一工况下的仿真，并不关心齿轮箱零部件的校核结果或由于齿轮副啮合的激励导致的噪音。这这些情况下，详细的齿轮箱模型就没有必要了，列表中给出的刚度和惯量值就足够了。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|8在每个模态频率下，相应的振型下会有关于轴的线性位移和角位移的详细信息。在装配树中选择InputShaft，然后点击ShaftResults来显示轴的详细结果。振型与显示幅度的比例是没有关系的，因为比例的绝对值不包含任何物理信息，只有每个节点的相对位移才包含物理关系。为了显示方便，MASTA的振型已经被放大，节点的最大位移取1。注：默认的模态阶数是40阶，在运行分析前可以通过属性栏来设定选择CampbellDiagram选项卡NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|9坎贝尔图中显示的水平红线为系统的模态，阶次线显示的是轴旋转频率和轮齿啮合频率的谐波，在坎贝尔图中单击鼠标右键可以选择显示轴旋转的谐波或齿轮啮合的谐波。在属性栏里可以选择显示参考功率载荷下某一转速范围内的结果。底部的控制栏可以设定频率范围、转速范围以及谐波的数量。在阶次线与模态线交点的位置可能会发生共振，齿轮传动系统在对应的转速下工作时会激发系统的模态。可以通过以下方式来改进设计：将共振点移到工作转速范围以外将轮齿啮合频率的共振分隔开将每个共振点分隔开在TreeView中选择OutputGearPair，然后选择ModalParticipationFactors选项卡。ModalParticipationFactors表示的是每一阶模态下齿轮啮合线方向上的相对运动关系。它指出了每阶模态下由于传递误差导致的潜在激励，然而这些系数并不能给出系统中给定一点会被激发的任何信息，齿轮啮合处存在很大的相对运动可能会导致系统中某一点产生运动，但另一点可能不会被激发。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|10模态列表中的这些值是最有可能被齿轮副传递误差激励起来的排序，用于不同设计间的比较。绝对值的大小没有任何意义，因为它们本身与模态振型（不是绝对值）中的位移相关。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|112.2齿轮啸叫分析在GearWhineAnalysis齿轮啸叫分析中，MASTA计算动力学有限元模型针对受迫激励的响应，该激励在齿轮啮合处由静态传递误差导致。MASTA的理论方法与文献[2,3]一致。在下拉菜单中选择GearWhineAnalysis，运行FullLoad工况。下面的窗口将询问如何选择用在计算中的传递误差数据来源。对每个齿轮有如下选项：BasicLTCA–使用基本LTCA计算传递误差，将使用在微观参数模式中激活的齿面修形。更多详情请参见《MASTA培训手册—基础模块》。AdvancedLTCA–使用高级LTCA计算传递误差，将使用在微观参数模式中激活的齿面修形。更多详情请参见《MASTA培训手册—高级LTCA》。UnitFirstHarmonic–使用幅值为1um的单位正弦波。AdvancedSystemDeflectionUsingBasicLTCA–在此选项被选中时，高级系统变形计算将被设定为对于指定齿轮副的单齿通过时间分为32个时间步进行。将使用在微观参数模式中激活的齿面修形。分析将被运行并且计算出的传递误差和变动的错位量（倾覆力矩）将共同地用作齿轮啸叫计算的激励源。AdvancedSystemDeflectionUsingAdvancedLTCA–与上面选项类似，但是使用高级LTCA。TCA(Bevel/HypoidGearsOnly)–针对激活的锥齿轮制造配置，使用MASTA的TCA来计算传递误差（此TCA计算包含当前受载条件下的错位量但不包含任何形式的轮齿弯曲变形）。注：某些上述选项在没有相应的license的情况下可能无法运行。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|12现在选择对每对啮合选择BasicLTCA并点击RunAnalysis按钮。MASTA将运行两个相关齿轮副的各自（在微观参数模式中指定）激活的微观修形的基本LTCA来计算传递误差。对于定义的设计状态下每个齿轮啮合副，MASTA进行单个啮合的啸叫分析。在单个啮合的啸叫分析中，MASTA计算以该啮合的传递误差作为激励的系统响应分析。在本例的“FullLoad”工况下有两对齿轮副参与啮合，因此MASTA运行两个单个啮合的啸叫分析。由于MASTA在指定工况下的模型是线性的有限元模型，齿轮啸叫分析的结果是单个啮合啸叫分析结果之和。因此，对所有啮合的传递误差的响应通过叠加原理，是对每个啮合齿轮处的传递误差的响应之和。可以通过主视图上方的选项卡来查看齿轮啸叫分析或单对啮合啸叫分析的结果。可用的选项卡是由TreeView中的零部件和LoadCases中选择的是齿轮啸叫分析还是单对啮合啸叫分析来决定的。2.2.1齿轮啸叫分析结果在工况控件下选择啸叫分析选项后根据选择的零件/总成，右侧屏幕的 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 里会显示一系列的结果。3Dview中的NaturalFrequencies选项卡将显示固有频率和完全耦合的系统的振型（结果将和以上讨论的耦合模态分析显示的结果一样）。该功能允许用户容易地看到系统的基本特性。既然我们在之后会观察到传递误差激励的系统响应的任何峰值将与耦合系统的某一阶模态重合（具有共同的频率），这允许用户容易地定义系统的问题振型，找出系统中的贡献部件（引起该振型）继而调整设计来将这些振型移出工作范围之外或者减小它们的响应。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|13注：为了得到准确的结果，模态频率要覆盖关注频率的范围这一点非常重要。一般来说模态频率的最大值至少是关注频率最大值的两倍（例如，如果想得到0.1-2kHz范围内的结果，模态频率至少要达到4kHz）。在模型树中选择轴，ShaftResults将给出在耦合模态下选中的轴的变形线图。要查看的模态在图表底部的选项中选择。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|14齿轮啸叫分析的Report中包含了在耦合模态分析报告中的所有信息，包括齿轮啮合阶次和滚动轴承转动阶次，齿轮啮合阶次是以输入功率载荷转数为基准。ωT是轮齿啮合频率，等于阶次和参考转速的乘积。齿轮副的响应就出现在这条线上，可以在dynamicresponseresults中查看转速和对应频率的瀑布图。在识别哪个齿轮副的啮合对噪音有贡献时需要知道每个齿轮副的阶次。注：做齿轮啸叫分析时参考工况可以在设计总成（点击选中总成级别）的属性中选择。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|15功率流分析结果的列表中可以显示参考转速。然而，齿轮啸叫分析结果中显示的是一系列的参考转速。这些结果在零件的非线性刚度主要取决于载荷而随速度变化不大的情况下有效。DynamicMeshForce选项显示啮合齿轮处受1个单位微米大小正弦传递误差激励所计算出的动态力（即动态啮合刚度）。如果相关功能可用，也可得出被1个单位毫弧度的正弦波动错位量所激励的动态力矩。右下角的下拉菜单允许用户选择不同的啮合齿轮副。下图给出了大小轮柔度的幅值和相位（1个单位谐波力作用在啮合线处，啮合线上产生的动态位移）随齿轮啮合频率（及相应的输入转速）的变化。这是一个用来计算动态啮合力的中间结果。此结果可以用来识别对于动态啮合力的峰值有贡献的部件以及为减小这些峰值的改进方法。上图显示在该啮合处相应的动态啮合力的幅值，该数值是下图显示的柔度的函数。通常在一个节点处来看系统响应的峰值，例如在某个轴承处，可以与该对啮合处的动态啮合力的峰值对应。一个减小啸叫噪音的方法就是减小该啮合的动态啮合力。DynamicResponse动态响应选项显示所选零件对所有啮合处的传递误差的响应，以一系列图表显示。选择“InputMidBearing”。WaterfallChart瀑布图选项显示在节点处对于参考工况的随转速和频率变化的动态响应（参考工况可以在总成属性中选择）。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|16图表上方不同的控制选项可以让用户选择显示想要的结果。可以显示的响应类型为位移、速度或加速度、力。可以选择局部坐标系或者整体坐标系。自由度的显示选项可以显示线性位移或者角位移。有多个节点的部件可以选择显示任一节点的结果（例如，可以选择轴承内圈或外圈的节点）。图表下方的控制选项控制结果的显示。WaterfallChart可以2D或3D显示，还可以转换坐标轴。除了以频率为横坐标显示的瀑布图外，结果也可以显示为OrderMap。查看瀑布图时还有一个勾选框用来选择是否显示对应的系统耦合模态。默认情况下结果显示的是实际值，同样可以以对数形式或分贝形式（需要定义一个参考值）显示。坐标轴的范围也可以通过最小截止值来设定。显示谐波的数目也可以改变（默认值是4）。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|17接下来的选项卡是OrderCuts阶次切片。这个图表与瀑布图里的数据一致，是一个线图。右下角的复选框是用来切换X轴的显示选项，频率还是转速。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|18最后一个动态响应显示选项卡是ConstantSpeedChart恒定速度图。这个图是一个线图，通过在某一恒定速度下对瀑布图切片得到。转速可以通过拖动上方的图标来选择。注：所有的图表都可停驻并同时显示，通过拖动选项卡然后释放来实现。如果传动系统有啸叫问题，将这些图表与试验瀑布图作比较，可以识别出导致噪音问题的啮合齿轮副、问题频率和问题模态。软件可用来调整设计并且评估调整对响应的影响。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|192.2.2单个啮合的啸叫分析结果单个啮合的啸叫分析结果允许将指定啮合的响应结果独立出来并做更深入地分析。在LoadCases控件中选择InputGearPair的单个啮合的啸叫分析。界面上部的结果显示内容与TreeView中选择的不同对象有关。当运行单个啮合的啸叫分析时，MASTA首先运行模态分析。MASTA首先计算不受载的系统的振型和固有频率。模态分析结果（振型和固有频率）用于计算以啮合齿轮传递误差为激励的受载系统响应分析中，使用模态叠加法。对于单个啮合的啸叫分析，对于动态模型的模态分析考虑所选齿轮副啮合之外的其他所有齿轮副的啮合刚度。因此，当选择InputGearPair的单个啮合的啸叫分析时，在所选工况下的模态分析中，输入齿轮副是非耦合的，输出齿轮副是耦合的；同样，当选择OutputGearPair的单个啮合的啸叫分析时，在所选工况下的模态分析中，输出齿轮副是非耦合的，输入齿轮副是耦合的。CoupledUncoupled合Uncoupled非耦合CoupledNVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|20在单个啮合啸叫分析的3DView、ShaftResults和NaturalFrequencies结果中显示所对应模态分析的振型和固有频率。3DView和NaturalFrequencies结果显示与属性框中所选择的对象有关。ShaftResults只有当选择轴时才会出现。注：这些模态并非系统耦合模态，耦合模态如上面章节所述在LoadCases控件中选择齿轮啸叫时可以显示。这些结果是计算受传递误差所激励的响应的中间结果。MASTA显示这些中间结果的原因是它们可能被用到，与DynamicMeshForce选项一起来决定模型设计改变来降低动态啮合力的峰值。动态啮合力的峰值和耦合系统的模态相关，然而大小轮的柔度的峰值与系统在该啮合处的非耦合的峰值相关。TE选项卡用于显示此单对齿轮啸叫分析的传递误差（如啸叫分析中一样）有一个下拉菜单用于切换显示传递误差和波动的错位量，两者均可以作为MASTA计算的激励。错位量的值为零，除非错位量已定义或者在高级系统变形分析中把错位量作为激励源。在TE选项卡中MASTA允许用户修改传递误差，同时允许输入，例如，测得的数据。数据可以用两种方式输入：A.手动输入TE数据，使用一定数目的点。前15阶谐波的幅值和相位通过离散的傅立叶变换计算得到。B.直接输入幅值和相位，MASTA通过反离散傅立叶变换得到TE。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|21DynamicMeshForce选项卡显示的单个啮合的啸叫分析的结果和齿轮啸叫分析的结果一致，在上面章节有详细的解释，选择单个啮合啸叫分析是为了特定地考虑一对齿啮合的影响。DynamicResponse选项卡显示的单个啮合的啸叫分析的动态响应和齿轮啸叫分析的结果一致，在上面章节有详细的解释，然而选择单个啮合啸叫分析是仅得到选定啮合齿轮啸叫分析的结果。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|222.2.2.1轴上某点的结果（测量点的结果）在MASTA的齿轮啸叫分析中在轴的任何位置的响应详细结果可以通过在模型中添加一个测量点得到。要添加一个测量点，在设计模式下的TreeView中的总成处（或者某个子总成）右键点击添加并选择MeasuredPoint。测量点可以与轴进行连接并且可以放置在任何位置，连接方式和其它零件一致。重新运行MASTA齿轮啸叫分析，测量点处的响应可以通过在TreeView中选中它而获得。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|233导入壳体壳体和异形轴可以通过在通用有限元软件中提取刚度矩阵、质量矩阵和节点位置信息导入到MASTANVH分析模型中。为动态分析导入壳体的原理和方法与结构柔性模块完全相同（详见《MASTA培训手册-导入有限元模型》）。不同的是，在提取刚度矩阵的同时还要提取质量矩阵。综上，为了在MASTA中运行NVH分析，需要以下三个文件：刚度矩阵和质量矩阵，从诸如ANSYS、NASTRAN或ABAQUS这样的通用有限元软件中提取；节点位置信息文件，其中包含与刚度矩阵和质量矩阵具有相同坐标系的节点坐标位置信息；为了三维显示，需要特定类型的几何文件，该文件可由三维软件直接导出。对于静力学分析，我们是通过Guyan凝聚理论提取刚度矩阵，然而Guyan凝聚理论可以很准确的提取刚度矩阵，无法精确的提取质量矩阵。因此我们推荐采取模态综合法（CMS）来进行凝聚。这一部分通过一个实例来介绍如何将凝聚刚度矩阵和质量矩阵导入到MASTANVH分析中。打开MASTA，然后在Examples菜单中选择File>Examples>ComponentExamples>SimpleHousingExample。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|24在设计模式下TreeView中选择Housing在属性框中选择EditFE，然后点击小方框即可出现。点击图标，添加一个新的ImportedFE项，在出现的对话框中将其命名为“TutorialExample”。ImportedFE对话框中包含了壳体导入MASTA的所有信息，这个对话框包含四个主要的选项卡。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|25Stiffness选项卡是用来导入壳体的凝聚刚度矩阵和质量矩阵。要导入壳体的刚度矩阵和质量矩阵，请点击ImportStiffness按钮，会出来一个Openfile对话框。在文件类型的下拉菜单中选择AllFiles，然后从MASTACD中选择“HousingStiffnessandMass.txt”(AdditionalFiles>NVHTrainingManual>Housingfiles)。在导入刚度矩阵文件或节点位置文件时，告知MASTA凝聚刚度时所用的单位很重要。在点击Open之前，在下拉菜单中选择Millimetres(mm)作为DistanceUnit（该实例中有限元模型采用的单位是mm）,然后点击Open。ImportedFE对话框中，Stiffness和Mass选项可以分别显示已经导入的刚度和质量矩阵。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|26InternalModes选项显示由CMS分析得到的模态频率。内在模态是CMS中所用的自由度用于代表缩聚结构中凝聚节点的动态特性，它与这个壳体在凝聚节点固定情况下的模态振型相关。要导入节点位置信息文件，点击ImportNodePositions按钮，另外一个Openfile对话框会打开。选择“CondensationNodes.lis”文件，然后在下拉菜单中确认DistanceUnit选择为Millimetres(mm)，点击Open。节点位置导入后，节点的位置就会显示在ImportedFE对话框中。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|27ImportedFE对话框中的第二个选项卡是Geometries选项，允许用户导入壳体几何模型的.vrml或.stl文件实现在MASTA的3D视图中显示。要导入几何文件，点击Add按钮，选择文件“SimpleHousing.WRL”，确认DistanceUnit设置为Millimetres(mm)，然后点击Open。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|28为了连接壳体，选择Connections选项，连接壳体之前在Properties中将IsHousing属性设置为Yes。现在选择在3D视图中依次选择有限元节点与相应的部件连接，点击CreateLink按钮。按照相同的方法连接所有部件，完成后点击OK。在ImportedFE对话框中如何导入有限元模型，连接部件和不同选项卡的详细信息参见《MASTA培训手册-导入有限元模型》。默认情况下，壳体是包含在分析中（注意在LoadCasesandDutyCycles中，某个工况下壳体可以移除）。现在可以运行NVH分析（如前节所述），评估壳体刚度和质量对于结果的影响。HelicalGearPairTestCase:SystemModalFrequencies0200040006000800010000120001400016000180001234567891011121314151617181920ModeFrequency(Hz)MASTANoHousingMASTAWithHousing(40ModeCMS)ANSYSFullFEANVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|294导入异形轴有限元模型与MASTA的系统变形分析相同，不规则的或非对称的轴和零件可以通过MASTA的异形轴变形模块导入该轴的细节，将该轴考虑的更加完全。将异形轴导入到MASTA动态分析模型中的原理与系统变形分析中的导入方法很相似。唯一的不同之处是，已经在前面壳体的操作中说明，除了刚度矩阵之外还需要质量矩阵。从examples菜单中打开实例文件，File>Examples>Automotive>CarTransaxleGearbox>FullModel+DiffFE，利用MASTACD光盘中提供的文件完成导入和运行分析。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|305在壳体或者异形轴处的齿轮啸叫分析结果如之前的章节所述，在运行齿轮啸叫分析之后，可以在系统的导入有限元部件的任何节点处显示DynamicResponse结果。在模型树处选择导入有限元部件并且选择DynamicResponse选项卡。右上方有一个下拉菜单允许用户切换显示不同的有限元部件的节点的结果。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|316NVH输出接口选项(ANSYS)本部分介绍MASTA的NVH输出接口功能，如下：由MASTA的齿轮啸叫分析中导出轴承的动态位移到ANSYS，该位移可以作为壳体乃至系统其它部件的动态响应的边界条件；将包含轴、轴承和壳体的整个MASTA系统的模型导入ANSYS。可以用来检查包含内部传动系统和壳体的完整的三维模态振型。6.1动态位移输出(ANSYS)MASTA动态位移输出允许用户将啸叫分析后轴承外圈的动态位移结果导出到ANSYS中，施加在壳体的有限元模型上，研究壳体乃至系统其它部件由于啮合齿轮传递误差强迫激励的动态响应。这些位移可以直接施加在壳体的有限元模型上，不需包含传动系的内部刚度。要完成这一节，用户需要从主菜单中打开File>Examples>ComponentExamples>SimpleHousingExample。选择NVH模块，运行450NmDrive…工况下的啸叫分析，通过Export选项卡访问导出选项。ImportedFEDisplacements面板包含了啸叫分析输出动态位移的控制选项。用户可以通过Export选项卡中的控制单元：选择有限元软件（ANSYS或NASTRAN或ABAQUS）；选择输出文件的合适单位；选择参考转速；选择输出谐波的阶数；选择激励的类型（传递误差或时变的错位量）。在单位的下拉菜单中选择Millimetres(mm)（因为有限元模型是以mm为单位建立的），点击ExporttoFolder按钮，选择适当目录后点击save，边界文件就会保存到所选择目录。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|32以下为输出的文件：要导入到ANSYS中，简单打开壳体ANSYS的分析文件，从菜单中选择File>ReadInputfrom…6.2轴模型输出(ANSYS)该输出接口可以将包含轴、轴承和有限元壳体在内的整个系统的MASTA模型导出。用户可以检查包含内部传动系统和壳体的完整的三维模态振型。导出操作的步骤如下：在通用有限元软件中建立壳体的有限元模型，提取凝聚刚度矩阵，质量矩阵和节点位置信息文件；将所得到的文件导入到MASTA软件中；运行耦合模态分析；要导出轴模型和壳体，MASTA先读入一个包含壳体有限元模型的文件，生成另一个文件，其中包含壳体模型和轴模型（轴与轴承以适当的方式连接，MASTA自动连接轴模复杂的位移信息谐波频率命令NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|33型和壳体）从MASTA输出的文件可方便导入有限元软件包，进行模态分析。从菜单中选择File>Examples>SimpleHousingExample，针对450NmDrive…工况运行耦合模态分析，再点击Export选项卡访问导出选项。在BarModelExport（内部传动系统导出）面板下拉菜单中DistanceUnit选择Millimetres(mm)，并确信已选中ConnectToHousing（连接至壳体）的确认框（若没有选中，MASTA只将轴和轴承模型输出至有限元软件包，且会固定住轴承外圈）为了使输出的内部传动系统与壳体相连，必须先将一个包括凝聚节点和刚性元件连接的壳体文件.cdb格式（ANSYS）导入MASTA。要从ANSYS中导出.cdb格式文件，只需在命令窗口中输入“CDWRITE”命令即可，该文件将会以任务名.cdb的方式存储在当前工作目录下。点击HousingModel旁边的Browse按钮，将会弹出一个打开文件的对话框。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|34选择并打开“housingCMS.cdb”文件，最后点击ExportToFile按钮，并选择要导出的文件，壳体数据、内部传动模型以及用于连接他们的命令即被导出至所选文件。最后，从Ansys菜单中选择File>ReadInputFrom….就可读入从MASTA中导出的文件。在ANSYS中运行模态分析并检查结果。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|35注：按上述方法导入模型至ANSYS时，有时运行ANSYS分析时可能会突然中断，而且在错误文件夹中会有“constraintequation******doesnothaveauniqueslaveDOF”此类的信息。这是由于在ANSYS的前一次求解中创建了一些不必要的约束方程。为避免此类问题，在运行分析之前，在前处理器的ANSYS命令行中输入“CEDELE，ALL”；该命令将会删除所有约束方程，分析时就不会再出现问题。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|366.3提取刚度矩阵和质量矩阵(ANSYS)本节介绍如何在ANSYS中提取刚度矩阵和质量矩阵。导入几何模型和建立有限元模型的方法与建立壳体有限元模型在MASTA中做静态分析的方法相同（详见《MASTA培训手册-导入有限元模型》），此处重点介绍如何做CMS分析。有限元模型建立完成后（包括设置凝聚节点和边界条件），在主菜单中选择solution—NewAnalysis—Substructuring/CMSanalysis。下一步在主菜单的分析项里选择Substructuring。为了节省磁盘空间，选择expansionpassmethod为“Re-solve”，接着将求解器改为“Sparsesolver”。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|37接着从主菜单中选择分析选项，然后选择CMSNVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|38确保CMS方法设置为FixedInterface（默认设置），选择CMS分析中模态的个数，使ANSYS输出其矩阵。缩聚的最后一步就是定义主自由度。从主菜单中选择Solution>MasterDOFs>UserSelected>Define，然后选择凝聚节点。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|39选择File>SwitchOutputTo>File，刚度矩阵和质量矩阵即可导出（或者分析完成后使用SELIST命令提取矩阵）。最后，在主菜单中选择Solution>Solve>CurrentLS，运行分析。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|407NVH输出接口选项(NASTRAN)本部分介绍MASTA的NVH输出接口功能，如下：由MASTA的齿轮啸叫分析中导出轴承的动态位移到Nastran，该位移可以作为壳体乃至系统其它部件的动态响应的边界条件；将包含轴、轴承和壳体的整个MASTA系统的模型导入ANSYS。可以用来检查包含内部传动系统和壳体的完整的三维模态振型。7.1动态位移输出(NASTRAN)关于动态位移输出的介绍请参考1.8.1节，接着第一步。和前面一样在DistanceUnit的下拉菜单中选择mm（因为壳体的有限元模型是以mm为单位建立的），然后选择有限元软件为NASTRAN，然后点击“ExporttoFolder”按钮，选择一个文件夹保存输出的文件，将文件输出到所选的文件夹中。注：读取文件时的错误。输出文件并不一定被NASTRAN前处理器正确读取。尤其是相位信息经常被错误读取。丢失的信息可以手动输入或者直接列入。输出的文件如下图所示。复杂的带幅值和相位的位移NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|41为了导入Nastran，直接打开壳体文件，从菜单中选择File>Import>AnalysisModel，然后选择要使用的.dat文件。7.2轴有限元模型输出(NASTRAN)MASTA轴有限元模型输出功能可以使用户将轴和轴承的有限元模型导出然后与壳体的有限元模型连接后导入Nastran。这项功能使用户能够研究包含壳体及内部部件整个模型的3维模态振型。输出过程如下在有限元软件里建立壳体的有限元模型，提取刚度矩阵和质量矩阵以及凝聚节点位置信息文件。导入MASTA运行耦合模态分析谐波力和频率信息NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|42要输出轴和壳体的模型，MASTA先读入一个包含壳体有限元模型的文件，然后MASTA将包含壳体和轴的模型写入一个文件（MASTA会自动将轴的有限元模型与壳体连接）。为了完成本节内容，用户需要使用MASTACD中提供的节点位置、刚度和质量矩阵文件完成上节内容。在450NmDrive…工况下运行耦合模态分析，通过“Export”选项卡就可以使用输出选项了。在BarModelExport面板中，从下拉菜单中选择FEPackage为Nastran，DistanceUnit为mm，确保ConnectToHousing框选打钩（如果没有打钩，MASTA只输出轴和轴承的模型到有限元软件中，轴承外圈固定）。为了输出bar模型与壳体连接，必须给MASTA一个壳体的.dat文件（包括凝聚节点和刚性连接单元）。要从Nastran输出.dat文件，首先打开AnalysisManager，分析完成后点击Export按钮。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|43在MASTA中点击“HousingModel”旁边的Browse按钮，接下来会显示一个打开文件的对话框。选择并打开“SimpleHousing.DAT”，最后选择ExporttoFile按钮。壳体模型和bar模型以及连接二者的会输出到所选的文件中。最后，要在Nastran中打开这个文件，首先从菜单中选择File>Import>AnalysisModelFrom…，然后读入从MASTA中输出的此文件。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|44从MASTA中输出的Nastran文件包含DMIG单元（有可能前处理器不支持）。这些单元的信息通过MASTA写入到了.inp文件中，如下所示，可在下一步运行分析前加入到Nastran批量数据文件中。选择AnalysisManager，然后选择BulkData，点击Edit。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|45点击StartText。选择将这些数据列入声明里，选择相关的.inc文件，点击OK。要运行模态分析，先激活它，然后点击Analyze。NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|46NVH©2016SmartManufacturingTechnologyLtd.CommercialinConfidencePage|477.3提取刚度和质量矩阵(NASTRAN)本节主要介绍如