LS-DYNA 汽車 NVH 及疲勞分析應用 - 艾索科技

一、為何 NVH 分析對於汽車而言如此重要?

汽車在行駛中會產生振動與各種噪音，因此在整車及零部件的設計中，須考慮到振動造成的疲勞損傷，並盡量降低噪音帶來的不適。LS-DYNA 有強大的 NVH 求解器及工具能模擬不同的複雜聲波，選擇合適的方法即可進行精準分析，應用也更加多元，本文將進行詳細的介紹。

二、LS-DYNA NVH 求解器新發展

LS-DYNA 在 NVH 分析方面有一系列振動和聲學求解器，滿足各種汽車相關的 CAE 分析需求。

近幾年的分析模組中，也陸續加入許多新選項：

多工況 SSD 分析
流固耦合系統的 SSD 分析
基於譜元法的聲學分析
基於模態的有限元聲學分析
瞬態聲學分析的新邊界/載荷條件
基於模態動力學的疲勞分析
基於 IGA 模型的隨機振動疲勞分析
D3MAX 文件輸出應力和應變的包絡數據

三、LS-DYNA NVH 分析方法及模擬應用

以往我們利用 LS-DYNA NVH 工具對汽車各個部位進行分析，其中包含振動、噪音、雜訊等，透過 LS-DYNA 多種分析工具可以協助完成特定模擬：

1. 模態分析：提供傳統 Lanczos solver、MCMS solver 等，是針對大型結構開發的一種快速演算法。進行模態分析時，可以考慮結構的初始應力或殘餘應力對結構模態分析的影響。

2. 振動分析：提供 FRF 頻率回應函數，對汽車白車身模型求解等效剛度或等效品質；SSD穩態振動、隨機振動，可進行當汽車在路面行駛時，由於路面對汽車的作用力不確定而進行的振動分析。

3. 聲學求解：可分別針對頻域、時域；高頻、低頻來分析，模擬行駛中的汽車內、外部的噪音，以及外部聲波傳播到車內的過程；使用 LS-DYNA 邊界元法可計算雜訊在頻域的分佈，進而轉成時域並模擬真實聲音，像是模擬汽車安全帶收縮器運作時發出的雜訊；使用 LS-DYNA 有限元聲學進行輪胎雜訊分析。

四、LS-DYNA NVH 協助汽車自駕系統開發

汽車 ADAS 系統的演進是自駕技術發展的重要一環，目前的 ADAS 是透過在汽車車身加裝感測器（如超聲波感測器），即可捕捉聲波發射、碰到障礙物的反射，並感知車輛周遭環境（圍牆、行人或其他車輛的距離），當車輛行進中遇到緊急狀況時為駕駛爭取反應時間，或甚至系統能自動反應。LS-DYNA NVH 工具中的譜單元法可應用於汽車自動駕駛、自動停車系統的設計，用1/8球面空間模擬聲波的傳播及碰到障礙物反射，適合高頻聲波精度及計算，譜單元法的收斂速度、CPU時間也都勝過往常使用的有限元法，因此成為自駕系統模擬開發最新的絕佳方法。

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