JPH11160145A - Acoustic evaluating system - Google Patents
Acoustic evaluating systemInfo
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- JPH11160145A JPH11160145A JP9342202A JP34220297A JPH11160145A JP H11160145 A JPH11160145 A JP H11160145A JP 9342202 A JP9342202 A JP 9342202A JP 34220297 A JP34220297 A JP 34220297A JP H11160145 A JPH11160145 A JP H11160145A
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- excitation force
- calculating
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、音響評価システム
に係り、特に、機械構造物の形状を変化させたときの音
響放射パワーを算出する音響評価システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic evaluation system, and more particularly to an acoustic evaluation system for calculating acoustic radiation power when the shape of a mechanical structure is changed.
【0002】[0002]
【従来の技術】機械構造物の騒音は、その振動と密接な
関係にあるが、振動と騒音の関係を明確とした技術は少
ない。2. Description of the Related Art The noise of a mechanical structure is closely related to its vibration, but there are few techniques for clarifying the relationship between vibration and noise.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】特に、機械構造物に実
際に加えられている加振力が不明である場合には、当該
機械構造物の形状を変化させることによって騒音がどの
ように変化するかを知ることはできなかった。In particular, when the exciting force actually applied to the mechanical structure is unknown, how the noise changes by changing the shape of the mechanical structure. I couldn't know.
【0004】[0004]
【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、対象構造物の実稼働中の振動データと、
当該対象構造物のモーダル・パラメータとから当該実稼
働中に対象構造物を振動させている実際の加振力と等し
い仮想的な加振力を算出することのできる音響評価シス
テムを提供することを、その目的とする。本発明はさら
に、仮想加振力を使用して対象構造物の構造を変化させ
たときの音響放射パワーを求めることのできる音響評価
システムを提供することを、その目的とする。本発明は
また、実稼働中の振動データを使用して当該対象構造物
の構造を変化させたときに当該実稼動を行った場合の音
響を実際に構造物を作成することなく評価することがで
きる音響評価システムを提供することを、その目的とす
る。本発明はさらに、実稼動させる構造物の音響を特定
の条件、例えば特定の周波数などを低減させる構造の最
適化を演算することのできる音響評価システムを提供す
ることを、その目的とする。The object of the present invention is to solve the disadvantages of the prior art and, in particular, to provide vibration data during the actual operation of the target structure,
To provide an acoustic evaluation system capable of calculating a virtual excitation force equal to an actual excitation force that vibrates a target structure during the actual operation from a modal parameter of the target structure. And its purpose. It is another object of the present invention to provide an acoustic evaluation system capable of obtaining acoustic radiation power when the structure of a target structure is changed using a virtual excitation force. The present invention can also evaluate the sound of the actual operation when the structure of the target structure is changed using the vibration data during the actual operation without actually creating the structure. It is an object of the present invention to provide a sound evaluation system that can perform the evaluation. Another object of the present invention is to provide an acoustic evaluation system capable of calculating the optimization of a structure for reducing the sound of a structure to be actually operated under a specific condition, for example, a specific frequency.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、対
象構造物の実稼働中の振動状態を計測する振動計測手段
と、対象構造物のモーダルパラメータを算出するモーダ
ルパラメータ算出手段と、このモーダルパラメータ算出
手段によって算出された対象構造物のモーダルパラメー
タと振動計測手段によって計測された実稼働中の振動デ
ータとに基づいて当該対象構造物を実稼働中の振動状態
とほぼ同様に振動させる仮想加振力を算出する仮想加振
力算出手段と、この仮想加振力算出手段によって算出さ
れた仮想加振力を使用して対象構造物の構造を変化させ
たときの音響放射パワーを算出する音響放射パワー算出
手段とを備えている。Therefore, according to the present invention, there is provided a vibration measuring means for measuring a vibration state of a target structure during actual operation, a modal parameter calculating means for calculating a modal parameter of the target structure, and the modal parameter calculating means. Based on the modal parameters of the target structure calculated by the parameter calculating means and the vibration data during the actual operation measured by the vibration measuring means, the virtual structure vibrates the target structure substantially in the same manner as the vibration state during the actual operation. Virtual excitation force calculation means for calculating the vibration force, and sound for calculating acoustic radiation power when the structure of the target structure is changed using the virtual excitation force calculated by the virtual excitation force calculation means Radiation power calculation means.
【0006】対象構造物のモーダルパラメータというの
は、実稼動させる対象構造物の形状・構造を対象に、実
験モーダル解析又はFEM解析などにより求めた当該形
状の振動の特性を表すデータである。このため、実稼動
させる前に、または、実稼動させた後に、当該実稼動さ
せた対象構造物の形状が判明している必要がある。実稼
働中の振動データというのは、例えば、実稼動させてい
る対象構造物の複数の計測点の変位を時系列で測定した
データなど、実稼働中の対象構造物の振動の状態が判明
するデータをいい、最終的に、周波数と変位および共振
周波数(固有振動数)を算出するために必要なデータを
意味する。この計測は、計測点ごとに加速度ピックアッ
プを取り付けて当該計測点の加速度を測定するものでも
よいし、また、レーザ振動測定計を使用して、計測点の
変位を非接触で測定するようにしても良い。仮想加振力
は、実稼働中に与えられた加振力と同様な計算により求
める加振力である。すなわち、実稼働中の加振力は実際
には測定できない場合がおおい。一方、当該対象構造物
のモーダルパラメータと振動データとから加振力を推定
することができる。そして、音響放射パワーの算出のた
めに加振力が必要である。このため、本発明では対象構
造物の実稼働中の振動と同様の振動をさせる仮想的な加
振力をモーダルパラメータと振動データとから算出す
る。対象構造物の構造を変化させたときの音響放射パワ
ーというのは、対象構造物に制振材を張り付けるとか、
または一部の厚みを変化させるなどをした場合に、この
変化形状モデルを実稼動させたときに生じる音響の放射
パワーである。すなわち、本発明では、実際に形状を変
化させたモデルを作成することなく、コンピュータ内で
その形状を変化させることで、当該変化した形状が放射
する音響の特性を計算により求めることができる。この
ときの音響放射パワーは仮想加振力により求めるため、
当該変化形状を実稼動させた場合の音響放射パワーをシ
ュミレートすることとなる。コンピュータ内で形状を変
化させてその変化形状モデルの音響放射パワーを例えば
周波数軸を基準に求めることができるため、例えばある
周波数の音を低減させたいという目的のもと、制振材を
張り付ける位置を最適化するといった処理を短時間で実
際に構造物を製造することなく行うことができる。[0006] The modal parameter of the target structure is data representing the vibration characteristics of the shape obtained by an experimental modal analysis or FEM analysis with respect to the shape / structure of the target structure to be actually operated. Therefore, before or after actual operation, the shape of the actually operated target structure needs to be known. Vibration data during actual operation refers to, for example, the state of vibration of the target structure during actual operation, such as data obtained by measuring the displacement of a plurality of measurement points of the target structure that is actually operating in time series. Data refers to data necessary for calculating the frequency, displacement, and resonance frequency (natural frequency). For this measurement, an acceleration pickup may be attached to each measurement point to measure the acceleration of the measurement point, or a laser vibration meter may be used to measure the displacement of the measurement point in a non-contact manner. Is also good. The virtual excitation force is an excitation force obtained by the same calculation as the excitation force given during actual operation. That is, in many cases, the exciting force during actual operation cannot be measured. On the other hand, the excitation force can be estimated from the modal parameters of the target structure and the vibration data. Then, an excitation force is required for calculating the acoustic radiation power. For this reason, in the present invention, a virtual exciting force for causing the same vibration as the vibration of the target structure during actual operation is calculated from the modal parameters and the vibration data. The sound radiation power when the structure of the target structure is changed is determined by attaching a damping material to the target structure,
Alternatively, it is the radiation power of the sound generated when the changed shape model is actually operated when a part of the thickness is changed. That is, in the present invention, by changing the shape in the computer without actually creating a model with the changed shape, the characteristics of the sound emitted by the changed shape can be obtained by calculation. Since the sound radiation power at this time is obtained by the virtual excitation force,
The acoustic radiation power when the changed shape is actually operated is simulated. Since the sound radiation power of the changed shape model can be obtained based on the frequency axis, for example, by changing the shape in a computer, for example, a damping material is attached with the purpose of reducing sound at a certain frequency. Processing such as optimizing the position can be performed in a short time without actually manufacturing a structure.
【0007】例えば、四輪車のエンジンのヘッドカバー
から放射される音響を低減させることを課題にヘッドカ
バーの構造を最適化する場合には、車室内に聞こえる音
を低減させることや、または最も音圧が大きい周波数の
音響放射パワーを減少させることが必要である。この場
合、まず、ヘッドカバーをモーダル解析してモーダルパ
ラメータを求める。次いで、エンジンのヘッドカバーに
複数の加速度ピックアップを取り付けて、実際に四輪車
を駆動してエンジンのヘッドカバーの振動データを計測
する。次いで、このエンジンのヘッドカバーのモーダル
パラメータと、実稼働中の振動データとから、当該実稼
動においてヘッドカバーに加えられた加振力を算出す
る。この仮想加振力に基づいて、エンジンのヘッドカバ
ーの形状を変化させて音響放射パワーを測定する。この
とき、例えば車室内にはある周波数の音が良く聞こえる
ということが判明していれば、すなわち、ヘッドカバー
から出力される音響放射パワーの車室内への寄与率が判
明すると、低減させるべき周波数が定まる。寄与率は、
ヘッドカバーの音響放射パワーと車室内音とを比較する
ことで得られる。そして、エンジンのヘッドカバーの厚
みを変化させる箇所をブロック分けして、その形状の変
更の組み合わせのうち当該車室内への寄与率の高い周波
数の音響放射パワーを最も良く低減させる形状の組み合
わせがあれば、これにより車室内への騒音を低減させる
エンジンブロックの形状を特定できる。すなわち、本発
明によると、このような構造の最適化を計算機内のシュ
ミレートで行うことができる。[0007] For example, when optimizing the structure of a head cover in order to reduce the sound radiated from the head cover of a four-wheeled engine, it is necessary to reduce the sound that can be heard in the vehicle cabin or to minimize the sound pressure. It is necessary to reduce the acoustic radiation power at high frequencies. In this case, first, a modal parameter is obtained by modal analysis of the head cover. Next, a plurality of acceleration pickups are attached to the engine head cover, and the four-wheeled vehicle is actually driven to measure vibration data of the engine head cover. Next, the exciting force applied to the head cover in the actual operation is calculated from the modal parameters of the head cover of the engine and the vibration data during the actual operation. The sound radiation power is measured by changing the shape of the engine head cover based on the virtual excitation force. At this time, for example, if it is known that a certain frequency sound can be heard well in the vehicle interior, that is, if the contribution ratio of the acoustic radiation power output from the head cover to the vehicle interior is known, the frequency to be reduced is determined. Is determined. The contribution rate is
It is obtained by comparing the sound radiation power of the head cover with the sound inside the vehicle. Then, a portion where the thickness of the head cover of the engine is changed is divided into blocks, and if there is a combination of shapes that best reduces acoustic radiation power of a frequency having a high contribution rate to the vehicle cabin among combinations of changes in the shape, Thus, it is possible to specify the shape of the engine block that reduces noise into the vehicle interior. That is, according to the present invention, such optimization of the structure can be performed by simulation in a computer.
【0008】そして、本発明では、仮想加振力算出手段
が、実稼働中の振動データに基づいて当該対象構造物の
振動モードごとに実加振力を算出する手段と、この各振
動モードごとの実加振力とモーダルパラメータとに基づ
いて各振動モードごとの仮想加振力を算出する手段と、
振動モードの重ね合わせを考慮して振動データの各計測
点の各モードでの振動速度の実測値と仮想加振力による
振動速度の計算値との差を最小とするように当該各モー
ドごとの仮想加振力の値を最適化する手段とを備えた、
という構成を採っている。これにより前述した目的を達
成しようとするものである。In the present invention, the virtual excitation force calculating means calculates actual excitation force for each vibration mode of the target structure based on vibration data during actual operation, and virtual excitation force calculation means for each vibration mode. Means for calculating a virtual excitation force for each vibration mode based on the actual excitation force and the modal parameters,
Considering the superposition of the vibration modes, each mode of the vibration data is measured so that the difference between the measured value of the vibration speed in each mode at each measurement point and the calculated value of the vibration speed by the virtual excitation force is minimized. Means for optimizing the value of the virtual excitation force,
The configuration is adopted. This aims to achieve the above-mentioned object.
【0009】振動モードを特定する手法は種々あるが、
ここでは、比較的モード分離が良好な構造物を対象とし
て、実稼働中の振動データから算出する周波数伝達関数
のピーク点を固有振動数として、この固有振動数又は振
動モードごとに仮想加振力を算出する。次いで、モード
間の重ね合わせを考慮して、このモードごとの仮想加振
力の値を最適化する。これによると、実稼動中の音響放
射パワーと、仮想加振力に基づいて算出した音響放射パ
ワーとが極めて良く近似し、仮想加振力により音響放射
パワーを求めることができる点が確認された。There are various methods for specifying the vibration mode.
Here, for a structure having relatively good mode separation, a peak point of a frequency transfer function calculated from vibration data during actual operation is set as a natural frequency, and a virtual excitation force is set for each natural frequency or vibration mode. Is calculated. Next, the value of the virtual excitation force for each mode is optimized in consideration of the overlap between the modes. According to this, it was confirmed that the acoustic radiation power during actual operation and the acoustic radiation power calculated based on the virtual excitation force were very similar, and that the acoustic radiation power could be determined by the virtual excitation force. .
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1に示すように、本発明による
音響評価システムは、対象構造物の実稼働中の振動状態
を計測する振動計測手段2と、対象構造物のモーダルパ
ラメータを算出するモーダルパラメータ算出手段4と、
このモーダルパラメータ算出手段4によって算出された
対象構造物のモーダルパラメータと振動計測手段2によ
って計測された実稼働中の振動データとに基づいて当該
対象構造物を実稼働中の振動状態とほぼ同様に振動させ
る仮想加振力を算出する仮想加振力算出手段6と、この
仮想加振力算出手段によって算出された仮想加振力を使
用して対象構造物の構造を変化させたときの音響放射パ
ワーを算出する音響放射パワー算出手段8とを備えてい
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the acoustic evaluation system according to the present invention includes a vibration measurement unit 2 that measures a vibration state of a target structure during actual operation, a modal parameter calculation unit 4 that calculates a modal parameter of the target structure,
Based on the modal parameters of the target structure calculated by the modal parameter calculating means 4 and the vibration data during actual operation measured by the vibration measuring means 2, the target structure is substantially similar to the vibration state during actual operation. Virtual exciting force calculating means 6 for calculating a virtual exciting force to be vibrated, and acoustic radiation when the structure of the target structure is changed using the virtual exciting force calculated by the virtual exciting force calculating means And a sound radiation power calculating means 8 for calculating power.
【0011】仮想加振力算出手段は、図2に示すよう
に、実稼働中の振動データに基づいて当該対象構造物の
固有振動数ごとに振動データ(振動の振幅と位相)を算
出する手段(S1)と、この各振動モードごとの実加振
力とモーダルパラメータとに基づいて各振動モードごと
の仮想加振力を算出する手段(S2)と、振動モードの
重ね合わせを考慮して振動データの各計測点の各モード
での振動速度の実測値と仮想加振力による振動速度の計
算値との差を最小とするように当該各モードごとの仮想
加振力の値を最適化する手段(S3)とを備えている。
これにより、実稼働中に対象構造物を振動させている加
振力を算出することができる。As shown in FIG. 2, the virtual excitation force calculation means calculates vibration data (amplitude and phase of vibration) for each natural frequency of the target structure based on vibration data during actual operation. (S1), means (S2) for calculating a virtual exciting force for each vibration mode based on the actual exciting force and the modal parameter for each vibration mode, and vibration data in consideration of the superposition of the vibration modes. Means for optimizing the value of the virtual excitation force for each mode so as to minimize the difference between the actually measured value of the vibration speed in each mode at each measurement point and the calculated value of the vibration speed by the virtual excitation force (S3).
This makes it possible to calculate the exciting force that vibrates the target structure during actual operation.
【0012】また、形状の最適化を行う例では、図3に
示すように、対象構造物の形状モデルを変化させてモー
ダルパラメータを算出する形状モデル生成手段(S1
1)と、この形状モデル生成手段によって生成された形
状モデルのモーダルパラメータと仮想加振力算出手段に
よって算出された仮想加振力とに基づいて当該形状モデ
ルの音響放射パワーを算出する音響放射パワー算出手段
(S12)と、この音響放射パワー算出手段によって算
出された各形状モデルごとの音響放射パワーに基づいて
最適な音響となる形状モデルを選択する形状最適化手段
(S13)とを備える。これにより、音響放射パワーが
最適となる形状を選択することができる。In the example of optimizing a shape, as shown in FIG. 3, a shape model generating means (S1) for calculating a modal parameter by changing a shape model of a target structure.
1) and the acoustic radiation power for calculating the acoustic radiation power of the shape model based on the modal parameters of the shape model generated by the shape model generation means and the virtual excitation force calculated by the virtual excitation force calculation means. A calculating means (S12) and a shape optimizing means (S13) for selecting a shape model having an optimum sound based on the sound radiation power for each shape model calculated by the sound radiation power calculating means. As a result, it is possible to select a shape that optimizes the acoustic radiation power.
【0013】図4は本実施形態によるハードウエア資源
の構成を示すブロック図である。本実施形態では、図1
乃至図3に示す機能を実現するために、対象構造物の複
数の計測点について当該対象構造物を実稼動したときの
時系列振動データを計測するデータ収録装置10と、こ
のデータ収録装置10によって計測された時系列振動デ
ータに基づいて当該対象構造物を実稼動したときの振動
状態をもたらす仮想加振力を演算する演算装置12と、
この演算装置12によって演算されたデータおよび対象
構造物の初期形状モデルのモーダルパラメータを記憶す
る記憶部14とを備えている。そして、演算装置12に
は、音響放射データを再生する出力装置16が併設され
ている。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of hardware resources according to the present embodiment. In the present embodiment, FIG.
In order to realize the functions shown in FIG. 3 to FIG. 3, a data recording device 10 that measures time-series vibration data when the target structure is actually operated at a plurality of measurement points of the target structure, and the data recording device 10 An arithmetic unit 12 that calculates a virtual excitation force that causes a vibration state when the target structure is actually operated based on the measured time-series vibration data;
A storage unit 14 for storing data calculated by the calculation device 12 and modal parameters of the initial shape model of the target structure. The arithmetic unit 12 is provided with an output device 16 for reproducing acoustic radiation data.
【0014】そして、演算装置12は、実稼動の時系列
振動データを周波数成分に変換する手段と、この実稼動
の周波数振動データから固有振動数を抽出するとともに
当該固有振動数ごとに実稼動の振動の振幅と位相を算出
する手段と、記憶部に格納された初期形状モデルのモー
ダルパラメータと対象構造物の複数の計測点の振動速度
とに基づいて実稼動の周波数振動データによる固有振動
数ごとに仮想加振力を算出する手段とを備えている。The arithmetic unit 12 converts the actual time-series vibration data into frequency components, extracts a natural frequency from the actual frequency data, and executes the actual operation for each natural frequency. Means for calculating the amplitude and phase of vibration, and for each natural frequency based on frequency vibration data of actual operation based on modal parameters of the initial shape model stored in the storage unit and vibration speeds of a plurality of measurement points of the target structure Means for calculating a virtual excitation force.
【0015】演算装置12はさらに、対象構造物の初期
形状モデルの形状を変化させる手段と、この形状変化モ
デルのモーダルパラメータを算出する手段と、この形状
変化モデルのモーダルパラメータと仮想加振力とに基づ
いて当該形状変化モデルの音響放射パワーを算出する手
段と、予め定められた音響の条件と複数の形状変化モデ
ルごとの音響放射パワーとから当該条件での最適形状と
なる形状変化モデルを選択する手段とを備えるようにし
ても良い。The arithmetic unit 12 further includes means for changing the shape of the initial shape model of the target structure, means for calculating a modal parameter of the shape change model, a modal parameter of the shape change model, and a virtual excitation force. Means for calculating the sound radiation power of the shape change model based on the above, and a shape change model having an optimum shape under the condition selected from predetermined sound conditions and sound radiation power for each of the plurality of shape change models. May be provided.
【0016】この演算装置12の種々の手段は、音響評
価システム用プログラムによって実現する。このプログ
ラムは、上記各手段を演算装置に実現させる指令を有す
る。ここで、「させる指令」には、演算装置のオペレー
ティングシステムやハードウエア資源に依存して実現さ
せる指令を含む。例えばデータをディスプレイに表示す
る処理をオペレーティングシステムが行うのであれば、
音響評価システム用プログラムはオペレーティングシス
テムに対して表示を依頼する指令を有する。もちろん、
音響評価システム用プログラムが演算装置12の入出力
やファイル管理を含むすべての制御を実現させるように
してもよい。Various means of the arithmetic unit 12 are realized by a program for an acoustic evaluation system. This program has an instruction for causing the arithmetic unit to realize each of the above units. Here, the “command to be performed” includes a command to be realized depending on the operating system and hardware resources of the arithmetic device. For example, if the operating system performs the process of displaying data on the display,
The sound evaluation system program has a command to request the operating system to display. of course,
The sound evaluation system program may realize all controls including input / output of the arithmetic unit 12 and file management.
【0017】具体的には、演算装置は、予め対象となる
構造物に対する構造変更前後の振動のモーダルパラメー
タを求めておく。すなわち、演算装置は、実験モード解
析、FEMモード解析、モード合成法を行う。これらの
算出結果は、記憶装置に格納する。次いで、データ収集
装置により構造物の複数点の振動速度の時系列データを
収集する。この振動データに基づいて、演算装置は、各
周波数ごとの振幅および位相情報を求め、これを記憶装
置に格納する。More specifically, the arithmetic unit determines in advance modal parameters of the vibration of the target structure before and after the structural change. That is, the arithmetic unit performs an experimental mode analysis, an FEM mode analysis, and a mode synthesis method. These calculation results are stored in the storage device. Next, the data collection device collects time-series data of the vibration speed at a plurality of points of the structure. Based on the vibration data, the arithmetic device obtains amplitude and phase information for each frequency, and stores the information in the storage device.
【0018】さらに、記憶装置から対象構造物のモーダ
ルパラメータと振動データによる各周波数ごとの振幅お
よび位相情報とから、仮想加振力を各モードごとに算出
する。さらに、この仮想加振力を最適化する。演算装置
は、この最適化した各モードごとの仮想加振力を、記憶
装置に格納する。そして、構造変更後のモーダルパラメ
ータと仮想加振力とを記憶装置から読み出して、音響放
射パワーを算出する。構造変更後のモデルを複数用意し
ておくことで、複数の音響放射パワーが算出される。こ
の音響放射パワーを実際に再生するには、音響放射パワ
ーを時系列データに変換して、出力装置のスピーカから
再生する。Further, a virtual excitation force is calculated for each mode from the modal parameters of the target structure and the amplitude and phase information for each frequency based on the vibration data from the storage device. Further, the virtual excitation force is optimized. The arithmetic device stores the optimized virtual excitation force for each mode in the storage device. Then, the modal parameters and the virtual excitation force after the structure change are read from the storage device, and the acoustic radiation power is calculated. By preparing a plurality of models after the structural change, a plurality of acoustic radiation powers are calculated. To actually reproduce the acoustic radiation power, the acoustic radiation power is converted into time-series data and reproduced from the speaker of the output device.
【0019】また、構造の最適化が予め定義されている
場合には、複数の構造物の複数の音響放射パワーのう
ち、当該条件に最も合致する形状を選択する。さらに、
構造の変更を有る条件の元で自動的に行うようにしても
よい。例えば、エンジンブロックなどの表面の厚さを増
加できる最大値と、厚さを変化させる最小面積(単位)
とを定めておき、最小単位でエンジンブロックの表面を
分割した数の変更形状を自動的に生成するようにしても
良い。If the optimization of the structure is defined in advance, a shape that best meets the condition is selected from a plurality of acoustic radiation powers of a plurality of structures. further,
The structure may be automatically changed under a certain condition. For example, the maximum value that can increase the thickness of the surface of an engine block, etc., and the minimum area (unit) that changes the thickness
May be determined in advance, and the number of changed shapes obtained by dividing the surface of the engine block in the minimum unit may be automatically generated.
【0020】本実施形態による音響評価の手法の詳細を
説明する。 〔仮想加振力の推定〕機械構造物の振動特性(モーダル
・パラメータ)と、実稼働中の振動データとから、仮想
加振点での仮想加振力を推定する。仮想加振力というの
は、実稼働中の振動パターンを表現可能な仮想的な加振
力をいう。この仮想加振力は、振動源が1カ所であれば
1カ所の仮想加振点で表現される。すなわち、機械構造
物(対象構造物)に複数箇所から振動が入力されても、
その振動の振動源が1カ所で有れば、仮想加振点を1カ
所でその振動パターンを表現できる。また、振動源が複
数箇所であれば、その数に応じた数の仮想加振点を設定
する。The details of the sound evaluation method according to the present embodiment will be described. [Estimation of virtual excitation force] The virtual excitation force at the virtual excitation point is estimated from the vibration characteristics (modal parameters) of the mechanical structure and the vibration data during actual operation. The virtual excitation force is a virtual excitation force capable of expressing a vibration pattern during actual operation. This virtual excitation force is represented by one virtual excitation point if there is one vibration source. That is, even if vibrations are input to the mechanical structure (target structure) from multiple locations,
If the vibration source of the vibration is at one place, the vibration pattern can be expressed at one virtual excitation point. If there are a plurality of vibration sources, a number of virtual excitation points corresponding to the number are set.
【0021】モーダル・パラメータは、構造物の振動特
性をモード分離して表現する量であり、モード質量、固
有振動数、モード減衰比、モードベクトルとからなる。
固有振動数は、構造物が共振する振動数をいう。モード
質量は、各固有振動数に対応した量で、この値が小さい
と振動しやすくなる。モード減衰比は、各固有振動数に
対応した量で、この値が小さいと振動が収束しにくくな
る。モードベクトルは、各固有振動数に対応した量で、
固有振動数においてどのような変形形状をしているかを
表現する量をいう。このモードベクトルは絶対量ではな
く、例えばモード質量を1として正規化をする場合が多
い。The modal parameter is a quantity that expresses the vibration characteristic of a structure in a mode-separated manner, and includes a mode mass, a natural frequency, a mode damping ratio, and a mode vector.
The natural frequency refers to a frequency at which the structure resonates. The modal mass is an amount corresponding to each natural frequency, and when this value is small, it is easy to vibrate. The mode damping ratio is an amount corresponding to each natural frequency. If this value is small, the vibration does not easily converge. The mode vector is an amount corresponding to each natural frequency,
This is a quantity that expresses what kind of deformed shape the natural frequency has. This mode vector is not an absolute quantity, and is often normalized with, for example, a mode mass of 1.
【0022】仮想加振力は次の手順で推定する。 (1).対象構造物の実験モード解析およびFEM解析
を行い、上述したモーダルパラメータを求める。 (2).対象構造物の振動を実稼働中に計測し、各固有
振動数ごとの振動速度の大きさと位相関係を求める。信
号処理としては、オートスペクトル、クロススペクトル
を計算する。減衰が小さい構造物の場合には、位相は加
振力に対して±90度となる。 (3).単一モードの振動速度推定値と実測値とから、
各モードごとの仮想加振力を計算する。 (4).次いで、モードの重ね合わせを考慮して、各モ
ードごとの仮想加振力を最適値に更新する。The virtual exciting force is estimated by the following procedure. (1). The experimental mode analysis and the FEM analysis of the target structure are performed, and the above-described modal parameters are obtained. (2). The vibration of the target structure is measured during actual operation, and the magnitude and phase relationship of the vibration speed for each natural frequency are obtained. As signal processing, an auto spectrum and a cross spectrum are calculated. In the case of a structure with small attenuation, the phase is ± 90 degrees with respect to the excitation force. (3). From the single mode vibration velocity estimated value and the measured value,
The virtual excitation force for each mode is calculated. (4). Next, the virtual excitation force for each mode is updated to an optimal value in consideration of the mode overlap.
【0023】この仮想加振力の推定を詳細に説明する。
ある周波数のk点における振動速度(加速度)Vkはモ
ードの重ね合わせの性質から以下の式(1)で求めるこ
とができる。そして、例えば、3モードで3点の振動速
度を計測した場合、式(2)を満足する。The estimation of the virtual exciting force will be described in detail.
The vibration velocity (acceleration) Vk at a certain point k at a certain frequency can be obtained by the following equation (1) from the property of mode superposition. Then, for example, when three points of vibration velocity are measured in three modes, Expression (2) is satisfied.
【0024】[0024]
【数1】 (Equation 1)
【0025】この式(2)は、3元1次方程式となるた
め、a1,a2,a3を決定することができる。計算機
内部では、モードベクトルの逆行列を両辺の左側から乗
ずることによって計算する。また、モードの数に対して
振動計側点が少ない場合には、モード・マトリックスの
疑似逆行列を計算してamを求めることができる。一
方、モードの数に対して振動計測点が多い場合には、最
小二乗近似からamを求めることができる。Since this equation (2) is a ternary linear equation, a1, a2 and a3 can be determined. In the computer, the calculation is performed by multiplying the inverse matrix of the mode vector from the left side of both sides. When the number of points on the vibrometer is smaller than the number of modes, am can be obtained by calculating a pseudo inverse matrix of the mode matrix. On the other hand, when the number of vibration measurement points is larger than the number of modes, am can be obtained from the least squares approximation.
【0026】ここで、注目している周波数(固有振動
数)において、1つのモードの影響が非常に大きい場合
(モード分離が完全な場合)には、固有振動数における
振動速度は式(3)で表すことができる。そして、式
(1)と、式(3)とから、次式(4)が得られる。Here, when the influence of one mode is very large (when the mode separation is perfect) at the frequency of interest (natural frequency), the vibration speed at the natural frequency is given by the following equation (3). Can be represented by Then, the following equation (4) is obtained from the equations (1) and (3).
【0027】[0027]
【数2】 (Equation 2)
【0028】上述した計算から、一番影響の大きなモー
ドのみを考慮した仮想加振力を各振動モードごとに決定
した。振動は、各振動モードでの振動の重ね合わせで表
現できるため、次に、モードの重ね合わせの計算を行
い、対象構造物の計測点ごとの応答速度を計算する。From the above calculations, the virtual excitation force considering only the mode having the largest effect was determined for each vibration mode. Since the vibration can be expressed by the superposition of the vibrations in each vibration mode, next, the superposition of the modes is calculated, and the response speed of each measurement point of the target structure is calculated.
【0029】[0029]
【数3】 (Equation 3)
【0030】〔仮想加振力の最適化〕式(5)のよう
に、振動の応答速度は、モードの重ね合わせによって求
めることができる。一方、式(5)中のFmは単一モー
ドで考えた場合の仮想加振力であり、実際の振動状態を
表現できる仮想加振力ではない。そこで、この計算値V
calkと実測値Vrealkの誤差を最小とするようにモード
ごとの加振力Fmを設計変数として最適化する。例え
ば、計測点が8カ所、振動モードが11あると、振動モ
ードごとに仮想加振力があり、そして、各振動モードご
とに計測点での応答速度があるため、11ある仮想加振
力を最適化するため、88の応答速度について計算値V
calkと実測値Vrealkの比較を行い、11の仮想加振力
を最適化する。[Optimization of Virtual Exciting Force] As shown in Expression (5), the response speed of vibration can be obtained by superimposing modes. On the other hand, Fm in Expression (5) is a virtual excitation force when considered in a single mode, and is not a virtual excitation force that can represent an actual vibration state. Therefore, the calculated value V
The excitation force Fm for each mode is optimized as a design variable so as to minimize the error between calk and the measured value Vrealk. For example, if there are 8 measurement points and 11 vibration modes, there is a virtual excitation force for each vibration mode, and there is a response speed at the measurement point for each vibration mode. For optimization, a calculated value V for a response speed of 88
Calk is compared with the actually measured value Vrealk to optimize 11 virtual excitation forces.
【0031】最適化とは、数理計画法に基づく計算手法
であり、一般的には以下の様に定式化される。 目的 F(x)の最小化 制約 g(x)≦0 設計変数 x 制約を満たす範囲内で、目的を最小とする設計変数の組
み合わせを決定する。上述した仮想加振力の最適化問題
では、次式(6)のように定式化する。Optimization is a calculation method based on mathematical programming, and is generally formulated as follows. Objective F (x) Minimization Constraint g (x) ≦ 0 Design Variable x A combination of design variables that minimizes the objective is determined within a range satisfying the constraint. In the above-described problem of optimizing the virtual excitation force, the following formula (6) is used.
【0032】[0032]
【数4】 (Equation 4)
【0033】上述した各モードごとの仮想加振力Fmを
初期値として、目的(計算値と実測値の誤差)を最小と
するようにFmを更新する。この結果得られた仮想加振
力により、実稼働中の振動を表現することができる。す
なわち、複数の計測点の複数のモードごとに、仮想加振
力による計算値と実測値との差を「0」に近づけること
を目的として、当該各モードごとの仮想加振力Fmを最
適化する。With the virtual excitation force Fm for each mode described above as an initial value, Fm is updated so as to minimize the purpose (error between the calculated value and the actually measured value). The vibration during actual operation can be represented by the virtual excitation force obtained as a result. That is, for each of a plurality of modes at a plurality of measurement points, the virtual excitation force Fm for each mode is optimized for the purpose of making the difference between the calculated value and the measured value by the virtual excitation force close to “0”. I do.
【0034】〔音響放射パワーの推定〕音響放射パワー
は、構造物表面の振動状態から推定されるため、この仮
想加振力を用いて音響放射パワーの推定が可能となる。
すなわち、音響放射パワーは、上述した仮想加振力と機
械構造物の振動のモーダルパラメータから計算される以
下の量を用いて計算することができる。 全損失係数: 振動している構造物からの全消費エネ
ルギー 放射損失係数: 音となって消費するエネルギー 駆動点モビリティー: 加振点における力と速度の伝達
関数であって、構造物の振動しやすさを表す量。[Estimation of Acoustic Radiation Power] Since the acoustic radiation power is estimated from the vibration state of the surface of the structure, it is possible to estimate the acoustic radiation power using the virtual excitation force.
That is, the acoustic radiation power can be calculated using the following amounts calculated from the above-described virtual excitation force and the modal parameters of the vibration of the mechanical structure. Total loss coefficient: Total energy consumed from a vibrating structure Radiation loss coefficient: Energy consumed as sound Driving point mobility: Transfer function of force and velocity at an excitation point, and the structure is easy to vibrate A quantity representing the
【0035】[0035]
【数5】 (Equation 5)
【0036】初期モデルの振動パラメータは事前に実験
モード解析またはFEMモード解析により求める。ま
た、構造変更後の振動パラメータは、事前にFEMモー
ド解析又はモード合成法により求める。モード合成法
は、振動の物理自由度をモードの自由度に座標変換し、
自由度数を減らして振動解析を行う手法をいう。実稼働
中の振動データから仮想加振力を求めると、構造変更前
後の音響放射パワーの周波数特性は容易に計算すること
ができる。このような音響放射パワーの算出手法につい
ては、日本機械学会論文集(C偏)56巻531号(1
990−11),歯車騒音の放射パワーの推定に関する
研究,林巌他に開示されている。The vibration parameters of the initial model are obtained in advance by experimental mode analysis or FEM mode analysis. The vibration parameters after the structural change are obtained in advance by FEM mode analysis or mode synthesis. In the mode synthesis method, the physical degrees of freedom of vibration are coordinate-transformed into degrees of freedom of the mode,
This is a method of performing vibration analysis with a reduced number of degrees of freedom. When the virtual excitation force is obtained from the vibration data during actual operation, the frequency characteristics of the acoustic radiation power before and after the structural change can be easily calculated. Regarding such a method of calculating the acoustic radiation power, see the Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C-Polarization), vol.
990-11), a study on estimation of radiated power of gear noise, disclosed by Iwao Hayashi et al.
【0037】図5は平板を対象構造物とする一例を示す
ものであり、実加振点21に加振力を加えて8カ所の振
動計測点22で振動を計測した。仮想加振力の仮想加振
点23は、図示するように端部とした。図6中の実線は
図5に示す実加振点を1Nで加振した場合の音響放射パ
ワーを周波数ごとに示すグラフである。図5に示す各振
動計測点で計測した各計測点ごとの加速度又は変位の時
系列データ(振動データ)と当該平板のモーダルマトリ
ックスとから仮想加振力求め、次いで、この仮想加振力
に基づいて音響放射パワーを算出した例を点線で示す。
両者は良く一致しており、仮想加振力を使用して音響放
射パワーを推定することが可能であることが確認でき
た。FIG. 5 shows an example in which a flat plate is used as a target structure. Vibration is measured at eight vibration measurement points 22 by applying a vibration force to an actual vibration point 21. The virtual excitation point 23 of the virtual excitation force is an end as shown in the figure. The solid line in FIG. 6 is a graph showing the acoustic radiation power for each frequency when the actual excitation point shown in FIG. 5 is excited at 1N. A virtual excitation force is obtained from time-series data (vibration data) of acceleration or displacement at each measurement point measured at each vibration measurement point shown in FIG. 5 and a modal matrix of the plate, and then, based on the virtual excitation force An example in which the acoustic radiation power is calculated by using the dotted line is shown.
Both agree well, confirming that it is possible to estimate the acoustic radiation power using the virtual excitation force.
【0038】〔構造物の形状最適化〕次に、構造物の形
状の最適化を説明する。まず、図7に示す対象構造物を
加振した場合、音響放射パワーの実験値は図8の点線で
示す値となった。これを仮想加振力を使用して算出した
推定値を図8の実線で示す。図8に示す例では、800
Hzまでの周波数帯域において、300Hz、500H
z,700Hzの音響放射パワーが他の周波数の音響パ
ワーよりも大きいため、この3つのモードの音響放射パ
ワーを低減させることを課題とする。[Optimization of Structure Shape] Next, optimization of the structure shape will be described. First, when the target structure shown in FIG. 7 was excited, the experimental value of the acoustic radiation power was the value shown by the dotted line in FIG. An estimated value calculated using the virtual excitation force is shown by a solid line in FIG. In the example shown in FIG.
300Hz, 500H in frequency band up to Hz
Since the acoustic radiation power at z, 700 Hz is greater than the acoustic power at other frequencies, it is an object to reduce the acoustic radiation power in these three modes.
【0039】まず、板厚の変化により前述の3つのモー
ドの音響放射を低減させることを課題として、板厚を厚
く又は薄くする箇所を最適化した。最適化の結果、図9
に示すように、板厚を薄くした部分30と厚くした部分
32とを有する形状となり、実際にこれを試作して音響
放射パワーの変化を確認した。図10は初期モデルの実
稼動による音響放射パワー(点線)と、構造変更モデル
の実稼動による音響放射パワー(実線)とを示す図であ
る。図10に示すように、板厚変更後の音響パワーは3
00Hz、500Hz、700Hzで大幅に低減してい
る。この構造変更モデルの実稼動による音響放射パワー
は、図11に示す仮想加振力による音響放射パワーの推
定値とほぼ一致している。このため、本実施形態による
と、図9に示す構造変更モデルを実際に制作しなくと
も、その構造変更モデルの音響放射パワーを事前にかつ
計算により求めることができる。First, in order to reduce the acoustic radiation in the above three modes by changing the plate thickness, the portion where the plate thickness is increased or decreased was optimized. As a result of the optimization, FIG.
As shown in FIG. 5, the shape was formed to have a portion 30 having a reduced thickness and a portion 32 having a large thickness. FIG. 10 is a diagram showing the acoustic radiation power (dotted line) obtained by actual operation of the initial model and the acoustic radiation power (solid line) obtained by actual operation of the structure change model. As shown in FIG. 10, the sound power after the change of the thickness is 3
It is greatly reduced at 00 Hz, 500 Hz, and 700 Hz. The sound radiation power of the actual operation of the structure-change model substantially matches the estimated value of the sound radiation power of the virtual excitation force shown in FIG. Therefore, according to the present embodiment, the acoustic radiation power of the structure change model can be obtained in advance and by calculation without actually producing the structure change model shown in FIG.
【0040】次に、制振材貼り付けによる音響放射パワ
ーの変化について検討する。図12は本実施形態による
制振材張り付けの最適化を行った結果を示す図であり、
図13は仮想加振力による推定値である。仮想加振力に
よると、700Hz付近の音が大幅に低減している。こ
れについても実際に制振材の貼り付けによる実稼動での
音響放射パワーを測定した。図14に示すように、実際
に制振材を当該箇所に貼り付けた場合に、700Hz付
近の音が大幅に低減していることが確認できた。Next, the change in the acoustic radiation power due to the attachment of the damping material will be examined. FIG. 12 is a diagram showing the result of optimizing the damping material attachment according to the present embodiment,
FIG. 13 shows an estimated value based on the virtual excitation force. According to the virtual excitation force, the sound around 700 Hz is greatly reduced. For this, the acoustic radiation power in actual operation was actually measured by attaching the damping material. As shown in FIG. 14, it was confirmed that the sound around 700 Hz was significantly reduced when the vibration damping material was actually attached to the location.
【0041】このように本実施例によると、加振力が未
知の場合であっても、実稼働中の振動データから加振力
を推定し、音響放射パワーを計算することができ、この
ため、構造物の構造変更による音質の変化をリアルタイ
ムに確認することができる。従って、騒音の対策を短時
間に行うことができる。As described above, according to this embodiment, even when the exciting force is unknown, the exciting force can be estimated from the vibration data during actual operation, and the acoustic radiation power can be calculated. In addition, a change in sound quality due to a structural change of a structure can be confirmed in real time. Therefore, noise countermeasures can be taken in a short time.
【0042】[0042]
【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、実稼働中の振動データから仮想加
振力を推定し、この仮想加振力を使用して構造変更後の
音響放射パワーを求めるため、実際に構造を変更さえた
構造物を製造することなく、当該変更後の音響放射パワ
ーを求めることができ、従って、目的の音響放射パワー
となる構造の変更を多数の変更案の中から選択する処理
を自動的に行うことができる。さらに、仮想加振力をモ
ードの重ね合わせを考慮して最適化するため、実際の音
響放射パワーに近い音響放射パワーの推定値を算出する
ことができ、このため、種々の構造物を対象に音響の評
価および構造の最適化を行うことができる従来にない優
れた音質評価システムを提供することができる。Since the present invention is constructed and functions as described above, according to this, a virtual exciting force is estimated from vibration data during actual operation, and the virtual exciting force after the structural change is used using the virtual exciting force. In order to obtain the sound radiation power, the sound radiation power after the change can be obtained without actually manufacturing a structure whose structure has been changed. The process of selecting from the change proposals can be automatically performed. Furthermore, since the virtual excitation force is optimized in consideration of the superposition of modes, it is possible to calculate an estimated value of the acoustic radiation power close to the actual acoustic radiation power. It is possible to provide an excellent sound quality evaluation system which can evaluate sound and optimize the structure, which has not been achieved before.
【図1】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す仮想加振力算出手段の処理の詳細を
示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing details of processing of a virtual excitation force calculating unit shown in FIG.
【図3】対象構造物の形状の最適化を行う場合の処理例
を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a processing example when optimizing the shape of a target structure.
【図4】図1に示した音響評価システムのハードウエア
資源の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of hardware resources of the acoustic evaluation system shown in FIG.
【図5】本実施形態による対象構造物の一例を示す説明
図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a target structure according to the present embodiment.
【図6】図5に示す構造物の実稼動による音響放射パワ
ーと仮想加振力による音響放射パワーを示すグラフであ
る。6 is a graph showing sound radiation power due to actual operation of the structure shown in FIG. 5 and sound radiation power due to a virtual excitation force.
【図7】構造の変更を行う解析対象モデルの一例を示す
斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing an example of an analysis target model for changing a structure.
【図8】図7に示す構造物の実験による音響放射パワー
と仮想加振力による音響放射パワーの推定値とを示すグ
ラフである。FIG. 8 is a graph showing an acoustic radiation power by an experiment of the structure shown in FIG. 7 and an estimated value of the acoustic radiation power by a virtual excitation force.
【図9】図7に示す構造物の補強の追加による構造変更
を例示する説明図である。9 is an explanatory diagram illustrating a structural change by adding reinforcement of the structure shown in FIG. 7;
【図10】図9に示す構造変更後の実測による音響放射
パワーの変化を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a change in acoustic radiation power by actual measurement after the structure change shown in FIG. 9;
【図11】図9に示す構造変更後の仮想加振力による音
響放射パワーの推定値を示すグラフである。11 is a graph showing an estimated value of acoustic radiation power based on the virtual excitation force after the structure change shown in FIG. 9;
【図12】図7に示す構造物の制振材の貼り付けによる
構造変更を例示する説明図である。FIG. 12 is an explanatory view illustrating a structural change of the structure shown in FIG. 7 by attaching a damping material.
【図13】図12に示す制振材貼り付け後の仮想加振力
による音響放射パワーの推定値を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing an estimated value of acoustic radiation power based on a virtual excitation force after the damping material shown in FIG. 12 is attached.
【図14】図12に示す制振材貼り付け後の実測による
音響放射パワーを示すグラフである。14 is a graph showing acoustic radiation power by actual measurement after the damping material shown in FIG. 12 is attached.
2 振動計測手段 4 モーダルパラメータ算出手段 6 仮想加振力算出手段 8 音響放射パワー算出手段 10 データ収集装置 12 演算装置 14 記憶装置 16 出力装置 2 Vibration measuring means 4 Modal parameter calculating means 6 Virtual excitation force calculating means 8 Sound radiation power calculating means 10 Data collecting device 12 Computing device 14 Storage device 16 Output device
Claims (5)
する振動計測手段と、前記対象構造物のモーダルパラメ
ータを算出するモーダルパラメータ算出手段と、このモ
ーダルパラメータ算出手段によって算出された前記対象
構造物のモーダルパラメータと前記振動計測手段によっ
て計測された前記実稼働中の振動データとに基づいて当
該対象構造物を前記実稼働中の振動状態とほぼ同様に振
動させる仮想加振力を算出する仮想加振力算出手段と、
この仮想加振力算出手段によって算出された仮想加振力
を使用して前記対象構造物の構造を変化させたときの音
響放射パワーを算出する音響放射パワー算出手段とを備
え、 前記仮想加振力算出手段が、前記振動データと前記モー
ダルパラメータとに基づいて各振動モードごとに仮想加
振力を算出する手段と、前記振動モードの重ね合わせを
考慮して前記振動データの各計測点の各モードでの振動
速度の実測値と前記仮想加振力による振動速度の計算値
との差を最小とするように当該各モードごとの仮想加振
力の値を最適化する手段とを備えたことを特徴とする音
響評価システム。1. A vibration measuring means for measuring a vibration state of a target structure during actual operation, a modal parameter calculating means for calculating a modal parameter of the target structure, and the object calculated by the modal parameter calculating means. Based on the modal parameters of the structure and the vibration data during the actual operation measured by the vibration measuring means, a virtual excitation force for vibrating the target structure in substantially the same manner as the vibration state during the actual operation is calculated. Virtual excitation force calculation means,
Sound excitation power calculation means for calculating sound emission power when the structure of the target structure is changed using the virtual excitation force calculated by the virtual excitation force calculation means, A force calculating means for calculating a virtual exciting force for each vibration mode based on the vibration data and the modal parameter, and a measuring point of each of the vibration data in consideration of the superposition of the vibration modes. Means for optimizing the value of the virtual excitation force for each mode so as to minimize the difference between the actually measured value of the vibration velocity in the mode and the calculated value of the vibration velocity by the virtual excitation force. An acoustic evaluation system characterized by the following.
する振動計測手段と、前記対象構造物のモーダルパラメ
ータを算出するモーダルパラメータ算出手段と、このモ
ーダルパラメータ算出手段によって算出された前記対象
構造物のモーダルパラメータと前記振動計測手段によっ
て計測された前記実稼働中の振動データとに基づいて当
該対象構造物を前記実稼働中の振動状態とほぼ同様に振
動させる仮想加振力を算出する仮想加振力算出手段とを
備えると共に、 前記対象構造物の形状モデルを変化させてモーダルパラ
メータを算出する形状モデル生成手段と、この形状モデ
ル生成手段によって生成された形状モデルのモーダルパ
ラメータと前記仮想加振力算出手段によって算出された
仮想加振力とに基づいて当該形状モデルの音響放射パワ
ーを算出する音響放射パワー算出手段と、この音響放射
パワー算出手段によって算出された前記各形状モデルご
との音響放射パワーに基づいて最適な音響となる形状モ
デルを選択する形状最適化手段とを備えたことを特徴と
する音響評価システム。2. A vibration measuring means for measuring a vibration state of the target structure during actual operation, a modal parameter calculating means for calculating a modal parameter of the target structure, and the object calculated by the modal parameter calculating means. Based on the modal parameters of the structure and the vibration data during the actual operation measured by the vibration measuring means, a virtual excitation force for vibrating the target structure in substantially the same manner as the vibration state during the actual operation is calculated. A virtual excitation force calculating unit, and a shape model generating unit that calculates a modal parameter by changing a shape model of the target structure; a modal parameter of the shape model generated by the shape model generating unit; The acoustic radiation power of the shape model based on the virtual excitation force calculated by the excitation force calculation means A sound radiation power calculating means for calculating; and a shape optimizing means for selecting a shape model that provides an optimum sound based on the sound radiation power for each of the shape models calculated by the sound radiation power calculating means. An acoustic evaluation system characterized by the following.
対象構造物を実稼動したときの時系列振動データを計測
するデータ収録装置と、このデータ収録装置によって計
測された時系列振動データに基づいて当該対象構造物を
実稼動したときの振動状態をもたらす仮想加振力を演算
する演算装置と、この演算装置によって演算されたデー
タおよび前記対象構造物の初期形状モデルのモーダルパ
ラメータを記憶する記憶部とを備え、 前記演算装置が、前記実稼動の時系列振動データを周波
数成分に変換する手段と、この実稼動の周波数振動デー
タから固有振動数を抽出する手段と、前記記憶部に格納
された初期形状モデルのモーダルパラメータと前記対象
構造物の前記複数の計測点の振動速度とに基づいて前記
実稼動の周波数振動データによる固有振動数ごとに仮想
加振力を算出する手段とを備えたことを特徴とする音響
評価システム。3. A data recording device for measuring time-series vibration data when the target structure is actually operated at a plurality of measurement points of the target structure, and based on the time-series vibration data measured by the data recording device. An arithmetic unit for calculating a virtual excitation force that results in a vibration state when the target structure is actually operated, and storage for storing data calculated by the arithmetic unit and modal parameters of an initial shape model of the target structure. A means for converting the time series vibration data of the actual operation into frequency components, a means for extracting a natural frequency from the frequency vibration data of the actual operation, and stored in the storage unit. Based on the modal parameters of the initial shape model and the vibration velocities of the plurality of measurement points of the target structure, a fixed Acoustic evaluation system comprising the means for calculating a virtual excitation force for each frequency.
の初期形状モデルの形状を変化させる手段と、この形状
変化モデルのモーダルパラメータを算出する手段と、こ
の形状変化モデルのモーダルパラメータと前記仮想加振
力とに基づいて当該形状変化モデルの音響放射パワーを
算出する手段と、予め定められた音響の条件と前記複数
の形状変化モデルごとの音響放射パワーとから当該条件
での最適形状となる形状変化モデルを選択する手段とを
備えたことを特徴とする請求項3記載の音響評価システ
ム。4. The arithmetic unit further includes means for changing the shape of the initial shape model of the target structure, means for calculating a modal parameter of the shape change model, modal parameters of the shape change model and the virtual A means for calculating the sound radiation power of the shape change model based on the excitation force, and a predetermined sound condition and the sound radiation power of each of the plurality of shape change models provide an optimum shape under the condition. 4. The acoustic evaluation system according to claim 3, further comprising means for selecting a shape change model.
た記憶媒体であって、当該音響評価システム用プログラ
ムが、 対象構造物の実稼動中の時系列振動データを周波数成分
に変換させる指令と、この実稼動の周波数振動データか
ら固有振動数を抽出するとともに当該固有振動数ごとに
実稼動の加振力を算出させる指令と、前記対象構造物の
初期形状モデルのモーダルパラメータと前記対象構造物
の複数の計測点の振動速度とに基づいて前記実稼動中の
周波数振動データによる固有振動数ごとに仮想加振力を
算出させる指令と、前記初期形状モデルの形状を種々変
化させて当該変化形状モデルを生成させる指令と、この
変形形状モデルのモーダルパラメータと前記固有振動数
ごとの仮想加振力とから音響放射パワーを算出させる指
令と、この各変形形状ごとの音響放射パワーに基づいて
最適な音響放射パワーとなる変形形状を選択させる指令
とを備えたことを特徴とする音響評価システム用プログ
ラムを記憶した記憶媒体。5. A storage medium storing a program for an acoustic evaluation system, the program for an acoustic evaluation system comprising: a command to convert time-series vibration data of a target structure during actual operation into frequency components; A command to extract the natural frequency from the operating frequency vibration data and calculate the actual operating excitation force for each of the natural frequencies, a modal parameter of the initial shape model of the target structure, and a plurality of the target structures. A command for calculating a virtual excitation force for each natural frequency based on the frequency vibration data in actual operation based on the vibration speed of the measurement point, and generating a changed shape model by variously changing the shape of the initial shape model And a command to calculate the acoustic radiation power from the modal parameters of the deformed shape model and the virtual excitation force for each of the natural frequencies. Storage medium storing an acoustic evaluation program for the system, characterized in that it comprises a command and for selecting the deformed shape which is optimal acoustic radiation power on the basis of the acoustic radiation power of each deformed shape.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9342202A JPH11160145A (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Acoustic evaluating system |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9342202A JPH11160145A (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Acoustic evaluating system |
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JPH11160145A true JPH11160145A (en) | 1999-06-18 |
Family
ID=18351917
Family Applications (1)
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JP9342202A Withdrawn JPH11160145A (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Acoustic evaluating system |
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JP (1) | JPH11160145A (en) |
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- 1997-11-27 JP JP9342202A patent/JPH11160145A/en not_active Withdrawn
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