01功能介紹

在NVH（噪聲、振動和聲音粗糙度）研究中，傳遞路徑分析（TPA）是一種的實驗和基于仿真的成熟技術(shù)被用于評估和排序結(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貢獻。傳遞路徑分析（TPA）涉及三個要素：

01

系統(tǒng)的振源（主動振動部件），如發(fā)動機、齒輪傳動或動力系統(tǒng)，或車輪懸架/底盤系統(tǒng)，激勵從這些源頭部件發(fā)出并傳遞到系統(tǒng)。

02

系統(tǒng)的無源部分，其中某些選定響應點或接受者的位置，可以是結(jié)構(gòu)或聲學響應點（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、接口點或連接點相關(guān)聯(lián)，將接受系統(tǒng)連接到激勵源系統(tǒng)。例如，發(fā)動機支架通常被選為診斷發(fā)動機產(chǎn)生的振動和噪音的傳遞路徑。傳遞路徑是表示振動能量流從界面或連接點到接收點的傳播路徑。

傳遞路徑分析（TPA）允許工程師通過接收側(cè)（無源側(cè)）界面點的力和振動來表示源激勵。接口/連接點的每個自由度 （DOF） 表示一條路徑，施加來自主動側(cè)（激勵側(cè)）的作用力。在大多數(shù)工程實踐中，只考慮了三個平移自由度，而忽略了三個旋轉(zhuǎn)自由度。來自單個路徑的接收點的響應構(gòu)成來自該路徑的貢獻。

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）簡化了多步驟仿真過程，是一個標準的MSC Nastran分析作業(yè)，它在一個分析中自動完成模型剖分，激勵側(cè)和接收側(cè)外部超單元定義、生成和裝配計算，支持自動模態(tài)部件綜合法（ACMS），用戶只需要準備一個輸入文件，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)果都存儲在 HDF5 文件中，方便繪制和顯示，用戶可以利用Python語言讀取結(jié)果、編制后處理報告或結(jié)果評價。

03傳遞路徑分析工作流程：

如下圖，說明了典型車身底盤系統(tǒng)中傳遞路徑分析（ TPA） 分析的模型設置。車身/空腔子系統(tǒng)（接收或無源側(cè)）在懸置點或接口點連接到底盤/懸架/動力總成子系統(tǒng)（激勵側(cè)或有源側(cè)），其中源激勵（工作負載）從車輪/發(fā)動機支架進入車輛，并通過底盤/懸架/發(fā)動機支架進入界面點傳遞到車身/空腔。

執(zhí)行模型分解，整個模型分為激勵側(cè)、被動側(cè)，定義標準的MSC Nastran求解文件，根據(jù)界面點、響應點定義，生成被動側(cè)單位激勵傳遞特性分析FRF/NTF，同時，將生成被動側(cè)外部超單元模型文件；

裝配被動側(cè)超單元模型，做整體分析，根據(jù)源激勵計算界面點處的節(jié)點力 Fi，并計算某些點處的響應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處的節(jié)點力。使用路徑 i 的 FRF/NTF 和界面力 Fi （GPFORCE），計算路徑 i 的貢獻 Ui，并利用計算的單個路徑的貢獻合成總體響應，如圖 3-1 的公式所示。

其中：

U_t-振動響應點總響應；

U_i-各個路徑響應

H_i-傳遞函數(shù)FRF或NTF；

F_i-界面點力，節(jié)點力（GPFORCE）。

04基于MSC Nastran傳遞路徑分析過程

定義TPASET卡片，聲明要進行TPA分析；

TPA分析中支持定義一個載荷工況，即一SUBCASE；

激勵載荷需要保存在主模型文件中；

通過定義 BEGIN BULK ACTIVE (或PASSIVE) 將模型重組為主動側(cè)和被動側(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源，界面點的組ID，響應類型、響應點SET ID等，如下圖。

其中：

SETID字域定義，TPADEFN標識號，在工況定義段被引用；

GRIDSET字域定義，界面點組ID表示號，組類型SET3；

UNIT字域定義傳遞路徑分析中的分析通道數(shù)目，默認為24通道；

RESPTYP1/2/3字域為響應類型，支持類型有：ACCE、DISP、VECL、PRESSE，即加速度、速度、位移、聲壓

OUTSET1/2/3字域為響應點類型，對應輸入組標識號，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)果計算被存儲在 HDF5 數(shù)據(jù)庫文件中。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，各個通道對響應點X的貢獻度

圖：傳遞路徑分析，整體計算與基于各個傳遞通道合成結(jié)果對比

圖：傳遞路徑分析，響應峰值點處，貢獻率最大的前五個通道分布圖