如何使用LMS.Virtual.Lab计算噪声传递函数NTF

乘员室声学灵敏度NTF，又称噪声传递函数，是指单位力作用下响应点(驾驶员耳旁)声压大小(Pa/N)，具体定义为：S=P/F

式中 P——响应点声压值/Pa

F——激励点的单位载荷/N

汽车研发过程中，整车NTF值可以量化的表征汽车在怠速停止，低速、中速以及高速行驶过程中整体的噪声水平，是衡量汽车NVH性能关键的参数之一。

本计算方法采用的是基于结构模态计算噪声传递函数NTF。使用软件 Virtua.Lab计算噪声传递函数NTF之前，需要具有以下几个模型文件：①声腔网格有限元模型(一般在Hypermesh中提取并赋予材料、属性);②整车TB模型自由模态计算结果op2文件;③TB模型的bdf文件，且带有振动映射点的set集合;④TB模型中的激励点编号进行了renumber处理。

以下是用软件 Virtual.Lab作噪声传递函数NTF的基本流程图。



详细操作步骤如下：

进入声学有限元环境
打开软件(本文使用的是 Virtual.Lab11-SL2)，单击菜单“开始一 Acoustic- Acoustic Harmonic FEM”，即进入声学有限元环境。

导入声腔网格模型
在左边的模型树上，右键 Node and Elements，在弹出的菜单下面，选择“ import Acoustic Mesh- Model mesh."，选择声腔网格模型bdf文件，则弹出l| mport对话框， Properties and Materials复选框选择上，设置单位为mm-t-S，单击确定即可，如下图所示：



对于有座椅的网格模型，在 Hypermesh中已经赋予了材料属性，需要在 Virtual Lab中提取并且应用。赋予的声腔和座椅的材料参数为：

声腔：

座椅：

右键 Properties.1，选择List/ Modify Properties.弹单出对话框，找到并且选择声腔和座椅的属性，分别单击 insert，即完成了其属性的插入;

再右键 Material.1，选择List/ Modify Materials.弹出对话框，找到并且选择声腔和座椅的属性，分别单击 Insert，即完成了其材料的插入;





当然，如果是无座椅的声腔，则可以省略以上两步。

3、导入TB模型自由模态计算结果op2文件

右键左边菜单下的“ links Manger：1”，选择 import，弹出的对话框中选择计算完成的op2文件，弹出的对话框选择如下图所示。在 Mesh Creation中选择 Create Mesh Groups below the Mesh Parts，不要勾选 Restraints和 Create Analysis Case，设置单位为mm-t-s。



4、设置模态阻尼

选择模型树中的 Mode Set1- Subcase1下的 Modal Editing.1双击，弹出的对话框中单击Select All modes，即选择所有的模态数据，单击 Edit Value，弹出的对话框中输入模态阻尼**，点击确认按钮，即定义了模态阻尼大小。



5、定义场点坐标

场点不参与计算，其只相当于一个声压传感器，场点定义在哪里，就是计算哪里的声场结果。

左边的模型树上，右键 Node and Elements，在弹出的菜单下面，选择“ Field Point Meshes Point Set Field Point Mesh.”，则弹出一个输入场点坐标的对话框，依照事先准备好的坐标以及名称输入即可，如图：



6、导入声振耦合点

左边的模型树上，右键 Node and Elements，在弹出的菜单下面，选择“ import”，弹出的对话框中选择bdf格式的TB模型文件。则弹出一个import对话框，不勾选 Finite Element Mesh、 Properties and Materials、 Restraints和 Create Analysis Case，勾选 Mesh Groups，单击其右边的 Select…按钮，弹出的对话框中选择 Hypermesh中的 Node set，把该Set设置成Node Group，单击确定，即完成。



完成导入的是整个Node Set，在 Virtual.Lab中显示定义为组的概念，如图所示：



7、定义激励点

单击菜单栏中的“插入一 New IO Set"，菜单中出现 IO Set.1，双击它，弹出属性对话框，把设置名字为NTF INPUTS，单击下面的 insert Single Point，弹出的激励点坐标以及激励方向设置信息对话框中，勾选 Use Node| D as name，在

Node ID中输入节点号，选择好定义的激励方向，最后单击“应用”按钮，再单击“ Close”，则定义好了一个激励点，重复以上几个步骤，知道所有激励点定义完成，如图：



连续选择激励点，直到完成。



8、计算声腔的自由模态

单击菜单“插入一 FEM Analysis Cases- Acoustic Mode Analysis Case..”，弹出的设置边界条件的对话框，勾选 No Boundary Condition Set，单击“确认”按钮，则模型树中出现该模块。



双击 Acoustic Mode Solution Set.1，弹出的计算参数设置对话框中选择计算频率范围为0~200Hz，单击“确认”。

右键 Acoustic Mode Solution Set.1，弹出的菜单中选择 Update，即开始计算声腔自由模完成运算后，右键 Acoustic Mode Solution Set.1，弹出的菜单中选择 List Frequencies…即可看到频率计算结果。



9、计算噪声传递函数NTF

单击菜单“插入一 FEM Analysis Cases-Modal based vibro- Acoustic Noise Transfer Function Case..”，弹出设置对话框。如下图所示，在 Structural Mode Set栏下选择 Use an Existing Structural Mode set，并且选中导入的模型模态结果 Mode set;在 Acoustical Mode Set栏下选择 Use an Existing Acoustic Mode Set，并且选中上一步计算的模态结果 Acoustic Mode Solution set.1; Mesh Mapping中是创建一个声振耦合数据映射关系，前面没有创建，默认Create a New Mesh Mapping即可; Input Points on Structural Mesh中选择在车身结构上的激励点，选择在第7步中创建的激励点NTF| NPUTS即可; Output Points on Field Point Mesh默认All Field Points，即选择了在第5步中创建的场点，具体选择如下图所示：



现在开始定义结构网格以及声腔网格之间的映射关系。在插入的NTF计算模块菜单下面，双击“ Vibro- Acoustic Mesh Mapping.1— Mapping Data1- Structural Mesh”，弹出的对话框中选择导入的 Mesh Group5;双击“ Vibro- Acoustic Mesh Mapping1一 Mapping Data.1 Acoustical Mesh”，弹出的对话框中选择 Acoustic Envelope1，如图：



双击 Mapping Data1，弹出对话框中设置搜索节点数量以及最大搜索范围，单击“ Compute”，一般选择最大的数量，单击“确认”按钮。



右键 Vibro- Acoustic Mesh Mapping.1，单击 Update，即完成了节点映射。

需要给声腔模态设置阻尼，需要设置声腔模态阻尼大小为**。

现在设置计算参数。双击 Modal based Vibro- Acoustic Noise Transfer Solution.1，弹出设置计算范围步长对话框，点击Edit.按钮，进行编辑，这里计算范围为20-200Hz，计算步长为1Hz，如图：



最后右键Modal based vibro- Acoustic noise transfer solution.1，弹出的菜单选择 Update即开始计算噪声传递函数。

10、查看结果

右键Moda| based vibro- Acoustic Noise Transfer Solution.1，选择 New Function Display，弹出的对话框直接选择 finish即可进入图表查看结果曲线界面，弹出的对话框中，选择相应的激励点和响应点，单击 Display，显示图表，如图：