CN113704901B - 发动机频率响应载荷谱自动处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机频率响应载荷谱自动处理方法,自动处理发动机加速度载荷谱,获得全转速范围内各个频率的最大加速度值;获得全转速下各个频率最大加速度峰值的包络线作为振动响应和声学响应分析载荷谱;使用一个加速度谱在发动机全转速范围内考核零部件振动响应和声学响应;运用该自动化处理载荷谱技术能够自动处理全转速下发动机加速度载荷谱,保证载荷谱处理数据完整性,降低了工程师的劳动强度,提升工作效力;能够获得零部件在发动机全转速范围内的振动响应和声学响应结果,节省分析资源,为零部件NVH优化提供更可靠的保障。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机噪音控制方法,具体的说,是涉及一种发动机频率响应载荷谱自动处理方法。
背景技术
发动机振动噪声问题对整车NVH性能影响较大,有效控制发动机振动噪声成为了汽车NVH开发过程中不可缺少的一部分。发动机主要结构件及薄壁件对发动机NVH性能起决定性作用。现有发动机结构件NVH以控制模态为主,同时分析零部件振动响应,响应载荷谱通常有两种,一是额定功率点的测试加速度载荷,二是发动机最高转速的测试加速度载荷。这两种方式都只能体现发动机在特定转速下的振动激励,不能代表发动机全转速范围内的振动激励,以这两种振动载荷作为零件相应分析的输入无法反映零部件在全转速范围发动机振动激励下的NVH特性。
发明内容
针对上述现有技术中的不足,本发明提供一种能够综合考虑发动机全转速范围振动激励对零部件的影响,为发动机零部件NVH设计及优化提供可靠保障的发动机频率响应载荷谱自动处理方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种发动机频率响应载荷谱自动处理方法,包括如下步骤:
步骤S101,NVH测试设备测得发动机零部件激励点的加速度载荷,获得发动机不同转速下激励点的时域加速度值;
步骤S102,通过傅里叶变换将时域加速度值转换成频域加速度数据;
步骤S103,将频域加速度数据导出为txt格式的文件;使用编写的程序读取频域加速度数据;
将频域加速度数据导出为txt格式的文件;使用编写的MATLAB程序读取频域加速度数据,每一个转速分别读入频率及对应的加速度值,如读取1000转的加速度数据,软件自动找到txt数据中1000转的数据区域,从0开始间隔1Hz读取频率值直到4000Hz为止并保存,后读取每个频率对应的加速度值并保存为1000转的频谱曲线,按此顺序可读取不同转速的频谱曲线。
步骤S104,以怠速工况加速度频谱曲线作为初始曲线,记录不同频率下的加速度值,该曲线定义为L1;
如步骤S103所述,起始转速为怠速转速,保存下来的曲线L1是过程数据,不会输出的。
步骤S105,用L1曲线的加速度值与其他转速的加速度值在频域范围内进行两两对比,加速度取大值保存下来形成频域加速度曲线,该曲线定义为L2;
每个转速的频率范围都是1-4000Hz,每个频率都会有一个加速度值,通过对比取大值软件后台会自动保存,继续与下一个转速相同频率下的加速度值进行对比。
步骤S106,判断发动机所有转速加速度频域数据参与对比是否完成,完成跳转步骤S107;未完成跳转步骤S105;
步骤S107,经过n轮加速度对比,直至发动机所有转速加速度频域数据参与对比计算,形成加速度频域曲线Ln;
步骤S108,对形成的加速度载荷曲线Ln峰值连线形成载荷谱的包络线,该包络线能够完全覆盖发动机全转速下不同频率的加速度峰值,该加速度载荷包络线命名为Lmax;加速度载荷谱曲线Lmax为目标加速度载荷谱曲线;
Ln曲线频率1Hz的加速度值为A1,依次规律频率为nHz的加速度为An,4000Hz对应的加速度为A4000,频率按从低到高的顺序相邻频率的加速度值进行两两对比,若An>An-1且An>An+1,则该点的加速度及频率值输出作为Lmax曲线上的一个点记录为P1,按此程序第二个输出点记录为P2,依次可获得n个点输出,这些数据作为Lmax曲线上的点形成Lmax曲线,及目标加速度载荷曲线。
步骤S109,导出加速度载荷谱曲线Lmax,加速度载荷谱曲线Lmax作为发动机零部件振声响应的加速度载荷谱。
步骤S110,加速度载荷谱曲线Lmax进行零部件振动声学响应分析。
优选的,所述加速度频域曲线Ln为发动机全转速范围内各频率加速度最大值曲线。
优选的,所述加速度载荷谱曲线Lmax进行零部件振动声学响应分析的步骤如下:
步骤S301,建立需要分析零件的有限元网格模型;
步骤S302,按实际情况建立零部件之间的约束关系;
步骤S303,不同零件按实际情况给定不同的属性参数;
步骤S304,零部件安装孔位置进行全约束;
步骤S305,约束点加载Lmax载荷谱进行振动声学响应分析;
步骤S306,输出零部件的振动声学响应结果,对结果进行分析,与零部件振动响应分析数据库进行对比,确实是否满足NVH要求,不满足则需要根据分析结果对零部件进行结构优化重新计算。
本发明相对现有技术的有益效果:
本发明发动机频率响应载荷谱自动处理方法,使用一个载荷谱综合考虑发动机零部件在全转速振动激励下的振动响应,为发动机零部件NVH优化提供准确载荷。
本发明发动机频率响应载荷谱自动处理方法,克服了现有技术存在发动机零部件响应分析中载荷考虑不完善,分析效率低等问题,提供一种全新的载荷谱自动处理技术,运用该自动化处理载荷谱技术能够自动处理全转速下发动机加速度载荷谱,保证载荷谱处理数据完整性,降低了工程师的劳动强度,提升工作效力并完善分析结果。
本发明发动机频率响应载荷谱自动处理方法,自动处理发动机加速度载荷谱,获得全转速范围内各个频率的最大加速度值;获得全转速下各个频率最大加速度峰值的包络线作为振动响应和声学响应分析载荷谱;使用一个加速度谱在发动机全转速范围内考核零部件振动响应和声学响应;获得零部件在发动机全转速范围内的振动响应和声学响应结果,节省分析资源,为零部件NVH优化提供更可靠的保障。
附图说明
图1是发动机频率响应载荷谱自动处理方法的流程图;
图2是发动机频率响应载荷谱自动处理方法的处理后的加速度载荷谱对比图(一);
图3是发动机频率响应载荷谱自动处理方法的处理后的加速度载荷谱对比图(二);
图4是发动机频率响应载荷谱自动处理方法的薄壁件振动响应结果对比图;
图5是发动机频率响应载荷谱自动处理方法的薄壁件声学响应结果对比图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明:
图2是频率范围0-1000赫兹的加速度载荷谱图,图3是频率范围0-2000赫兹的加速度载荷谱图。
附图1-5可知,一种发动机频率响应载荷谱自动处理方法,包括如下步骤:
步骤S101,NVH测试设备测得发动机零部件激励点的加速度载荷,获得发动机不同转速下激励点的时域加速度值;
步骤S102,通过傅里叶变换将时域加速度值转换成频域加速度数据;
步骤S103,将频域加速度数据导出为txt格式的文件;使用编写的程序读取频域加速度数据;
将频域加速度数据导出为txt格式的文件;使用编写的MATLAB程序读取频域加速度数据,每一个转速分别读入频率及对应的加速度值,如读取1000转的加速度数据,软件自动找到txt数据中1000转的数据区域,从0开始间隔1Hz读取频率值直到4000Hz为止并保存,后读取每个频率对应的加速度值并保存为1000转的频谱曲线,按此顺序可读取不同转速的频谱曲线。
步骤S104,以怠速工况加速度频谱曲线作为初始曲线,记录不同频率下的加速度值,该曲线定义为L1;
如步骤S103所述,起始转速为怠速转速,保存下来的曲线L1是过程数据,不会输出的。
步骤S105,用L1曲线的加速度值与其他转速的加速度值在频域范围内进行两两对比,加速度取大值保存下来形成频域加速度曲线,该曲线定义为L2;
每个转速的频率范围都是1-4000Hz,每个频率都会有一个加速度值,通过对比取大值软件后台会自动保存,继续与下一个转速相同频率下的加速度值进行对比。
步骤S106,判断发动机所有转速加速度频域数据参与对比是否完成,完成跳转步骤S107;未完成跳转步骤S105;
步骤S107,经过n轮加速度对比,直至发动机所有转速加速度频域数据参与对比计算,形成加速度频域曲线Ln;
步骤S108,对形成的加速度载荷曲线Ln峰值连线形成载荷谱的包络线,该包络线能够完全覆盖发动机全转速下不同频率的加速度峰值,该加速度载荷包络线命名为Lmax;加速度载荷谱曲线Lmax为目标加速度载荷谱曲线;
Ln曲线频率1Hz的加速度值为A1,依次规律频率为nHz的加速度为An,4000Hz对应的加速度为A4000,频率按从低到高的顺序相邻频率的加速度值进行两两对比,若An>An-1且An>An+1,则该点的加速度及频率值输出作为Lmax曲线上的一个点记录为P1,按此程序第二个输出点记录为P2,依次可获得n个点输出,这些数据作为Lmax曲线上的点形成Lmax曲线,及目标加速度载荷曲线。
步骤S109,导出加速度载荷谱曲线Lmax,加速度载荷谱曲线Lmax作为发动机零部件振声响应的加速度载荷谱。
步骤S110,加速度载荷谱曲线Lmax进行零部件振动声学响应分析。
所述加速度频域曲线Ln为发动机全转速范围内各频率加速度最大值曲线。
所述加速度载荷谱曲线Lmax进行零部件振动声学响应分析的步骤如下:
步骤S301,建立需要分析零件的有限元网格模型;
步骤S302,按实际情况建立零部件之间的约束关系;
步骤S303,不同零件按实际情况给定不同的属性参数;
步骤S304,零部件安装孔位置进行全约束;
步骤S305,约束点加载Lmax载荷谱进行振动声学响应分析;
步骤S306,输出零部件的振动声学响应结果,对结果进行分析,与零部件振动响应分析数据库进行对比,确实是否满足NVH要求,不满足则需要根据分析结果对零部件进行结构优化重新计算。
本发明发动机频率响应载荷谱自动处理方法,使用一个载荷谱综合考虑发动机零部件在全转速振动激励下的振动响应,为发动机零部件NVH优化提供准确载荷。
本发明发动机频率响应载荷谱自动处理方法,克服了现有技术存在发动机零部件响应分析中载荷考虑不完善,分析效率低等问题,提供一种全新的载荷谱自动处理技术,运用该自动化处理载荷谱技术能够自动处理全转速下发动机加速度载荷谱,保证载荷谱处理数据完整性,降低了工程师的劳动强度,提升工作效力并完善分析结果。
现有技术进行发动机零部件振动声学响应分析,大多以发动机功率最大点的转速加速度频谱曲线或者是最大转速的加速度频谱曲线进行响应分析,但单一转速的载荷谱不能反应发动机全部工作转速的振动声学响应,若需要计算发动机所有工作转速下的响应结果则需要以各个转速的加速度载荷谱进行多轮的响应分析,这个劳动强度是较大的,除了计算建模需要花很多时间外,后续的结果处理也需要较多的工作时间,所以通常情况下只用额定转速或者最大转速下的加速度载荷谱进行计算分析。本发明通过处理发动机不同工作转速下加速度载荷谱,获得全转速范围内各频率加速度的最大值,形成Lmax载荷谱,可以减少分析轮次,降低分析及结果后处理时间。也方便形成数据库,对后续分析结果评判提供有效数据。如图4是额定功率点转速下加速度载荷谱及用Lmax载荷谱计算得到的零部件振动响应分析结果,用Lmax载荷谱计算的响应结果比额定转速载荷谱计算的结果大,能够反应零部件在发动机工作转速下的振动水平,而不只是额定转速的响应情况,为零部件NVH优化提供准确的方向。
本发明发动机频率响应载荷谱自动处理方法,自动处理发动机加速度载荷谱,获得全转速范围内各个频率的最大加速度值;获得全转速下各个频率最大加速度峰值的包络线作为振动响应和声学响应分析载荷谱;使用一个加速度谱在发动机全转速范围内考核零部件振动响应和声学响应;获得零部件在发动机全转速范围内的振动响应和声学响应结果,节省分析资源,为零部件NVH优化提供更可靠的保障。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明的技术方案范围内。
Claims (2)
1.一种发动机频率响应载荷谱自动处理方法,其特征在于,
步骤S101,NVH测试设备测得发动机零部件激励点的加速度载荷,获得发动机不同转速下激励点的时域加速度值;
步骤S102,通过傅里叶变换将时域加速度值转换成频域加速度数据;
步骤S103,将频域加速度数据导出为txt格式的文件;读取频域加速度数据;
步骤S104,以怠速工况加速度频谱曲线作为初始曲线,记录不同频率下的加速度值,该曲线定义为L1;
步骤S105,用L1曲线的加速度值与其他转速的加速度值在频域范围内进行两两对比,加速度取大值保存下来形成频域加速度曲线,该曲线定义为L2;
步骤S106,判断发动机所有转速加速度频域数据参与对比是否完成,完成跳转步骤S107;未完成跳转步骤S105;
步骤S107,经过n轮加速度对比,直至发动机所有转速加速度频域数据参与对比计算,形成加速度频域曲线Ln;
步骤S108,对形成的加速度载荷曲线Ln峰值连线形成载荷谱的包络线,该包络线能够完全覆盖发动机全转速下不同频率的加速度峰值,该加速度载荷包络线命名为Lmax;加速度载荷谱曲线Lmax为目标加速度载荷谱曲线;
步骤S109,导出加速度载荷谱曲线Lmax,加速度载荷谱曲线Lmax作为发动机零部件振声响应的加速度载荷谱;
步骤S110,加速度载荷谱曲线Lmax进行零部件振动声学响应分析;
所述加速度载荷谱曲线Lmax进行零部件振动声学响应分析的步骤如下:
步骤S301,建立需要分析零件的有限元网格模型;
步骤S302,按实际情况建立零部件之间的约束关系;
步骤S303,不同零件按实际情况给定不同的属性参数;
步骤S304,零部件安装孔位置进行全约束;
步骤S305,约束点加载Lmax载荷谱进行振动声学响应分析;
步骤S306,输出零部件的振动声学响应结果,对结果进行分析,与零部件振动响应分析数据库进行对比,确实是否满足NVH要求,不满足则需要根据分析结果对零部件进行结构优化重新计算。
2.根据权利要求1所述发动机频率响应载荷谱自动处理方法,其特征在于:所述加速度频域曲线Ln为发动机全转速范围内各频率加速度最大值曲线。
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