?  声学材料通常是指具有吸声性能或者隔声性能的材料。

?  吸声是指空气中的声波在通过或入射到介质界面损失声能的过程。声波在入射到介质界面时，一部分声能会被吸收，一部分声能会反射回来，吸收声功率与入射声功率的比值为吸声系数。材料吸声性能的好坏通常用吸声系数来评价。

?  隔声是指空气中的声波从一侧入射到介质表面，激起介质结构振动，结构振动辐射噪声到介质的另一面。衡量材料隔声特性通常采用声传递损失STL（Sound Transmission Loss）。声传递损失的定义是入射声功率Win与透射声功率Wout之比的对数值。

?  材料的吸隔声性能测试，通常按照国标技术要求，可用阻抗管测试方法。中流汉泰公司拥有一套SW 系列双传声器阻抗管，该阻抗管基于传递函数法设计，符合GB/T18696.2-2002 及ISO 10534-2:1998 标准，能够一次测量出整个测试频段的吸声系数和声阻抗率。我公司已经为多位企业客户测试过多种吸隔声材料，欢迎咨询。

曲轴是发动机的主要旋转机构，它担负着将活塞的上下往复运动转变为自身的圆周运动，且通常我们所说的发动机转速就是曲轴的转速。作为发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。

曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。为减小曲轴质量及运动时所产生的离心力，曲轴轴颈往往作成中空的。

在每个轴颈表面上都开有油孔，以便将机油引入或引出，用以润滑轴颈表面。为减少应力集中，主轴颈、曲柄销与曲柄臂的连接处都采用过渡圆弧连接。曲轴平衡重（也称配重）的作用是为了平衡旋转离心力及其力矩，有时也可平衡往复惯性力及其力矩。当这些力和力矩自身达到平衡时，平衡重还可用来减轻主轴承的负荷。平衡重的数目、尺寸和安置位置要根据发动机的气缸数、气缸排列形式及曲轴形状等因素来考虑。平衡重一般与曲轴铸造或锻造成一体，大功率柴油机平衡重与曲轴分开制造，然后用螺栓连接在一起。曲轴会因机油不清洁以及轴颈的受力不均匀造成连杆大头与轴颈接触面的磨损，若机油中有颗粒较大的坚硬杂质，也存在划伤轴颈表面的危险。如果磨损严重，很可能会影响活塞上下运动的冲程长短，降低燃烧效率，自然也会较小动力输出。

此外曲轴还可能因为润滑不足或机油过稀，造成轴颈表面的烧伤，严重情况下会影响活塞的往复运动。因此一定要用合适黏度的润滑油，且要保证机油的清洁度。

曲轴模拟分析

在发动机高速运转中，曲轴的扭转振动往往成为曲轴断裂的主要原因。作为传递交变载荷的连杆也承受着很大的作用力，容易造成疲劳破坏。要设计一款曲轴，必须考虑其振动、噪声等特性对发动机的影响，因此对曲轴的模态分析却是必不可少的。模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域的应用。模态是机械结构固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、振型，这些参数可以由计算或试验取得。

曲轴在工作过程中不断的受到复杂的交变的冲击载荷激励，随之产生了横向、纵向以及扭转振动，当某一激励力的频率和曲轴其中一阶固有频率相同或者相近时，产生轴系的共振，这足以导致曲轴的疲劳断裂。对曲轴的模态分析是对曲轴的振动特性分析，为振动故障及结构动态特性的优化设计提供依据。自由模态分析反应了曲轴刚体的固有特性，而约束模态分析更能够模拟曲轴安装在发动机缸体中所表现的固有特性。

发动机的曲轴系指曲轴、连杆、活塞以及飞轮所组成的动力系统。常见的曲轴系振动包括扭转振动、纵向振动和横向振动，以下针对这三方面对曲轴系的振动原因及危害。

发动机曲轴系的扭转振动

扭转振动是旋转机械轴系的一种特殊的振动形式，其本质是由于轴系并非绝对刚体，而存在弹性。所以在以平均速度进行的旋转过程中，各个弹性部件间就会因为各种原因而产生大小不同、相位不同的瞬时速度的起伏，形成了沿旋转的方向来回的扭动。发动机整个的曲轴系作为一个弹性体并具有集中的转动惯量，本身存在着一系列的扭转振动的固有频率。发动机的每个气缸瞬时气体压力及有效的曲柄半径不断变化着，表示瞬时扭矩气体压力及有效曲柄半径乘积在每个周期随之变化。瞬时扭矩的变化产生两种结果。首先，由于作用在曲轴上的瞬时扭矩在平均扭矩值上下波动，使得整个曲轴以及曲轴系的转动在平均转速值上下波动，该现象称为“滚振”；其次，由于各个气缸的发火间隔角使曲轴各个曲拐的扭矩相对变化，造成曲轴系各质量间的相对运动，该现象称为“扭转振动”，简称“扭振”。发动机的曲轴是输出动力的主要部件，它与从动部件相连接，组成扭转动力系统。因发动机工作时的间歇周期性，导致作用在曲轴上的为一变化周期性的扭矩，这可能触发轴系之扭转振动。发动机曲轴系上的扭转振动，是曲轴系回转运动过程中，在平均扭变量中叠加的一类扭转振动现象。特别是在较大功率发动机装置中曲轴系固有频率很低，往往会在发动机工作的转速范围以内，通过一些较强激励谐次激发所引起的共振而形成过大扭转的共振现象，导致产生较大的动态扭振附加应力。较激烈的曲轴系的扭转振动可能产生以下后果：

1：曲轴系上某些轴段及联接件（联轴节、减振器、飞轮和凸轮轴等），含发动机曲轴自身，因太大的扭振附加应力从而出现扭转疲劳破损，以致断裂。

2：带减速齿轮箱的系统因扭振导致齿轮出现来回冲的冲击形成“齿叫”，较为严重时会导致齿轮的敲坏及增大了噪声。

3：强烈扭转振动将破坏发动机固有的平衡性从而引起机组振动，也有耦合出现曲轴系纵向振动的可能性，使发动机装置的推力轴承上受到激励力而引起载体的振动。

曲轴系的扭转振动由于在有的情况下不像机组振动能直接为人们所感触到，具有一定的隐蔽性，因此其危害性也较大，在历史上由于扭振而发生的事故相当多，因此历来为人们所重视并加以研究。

发动机曲轴系的纵向振动

由于发动机曲轴系是一个金属的弹性系统，除了会产生扭转振动外，还可能产生轴向的纵向振动。发动机在曲拐上除了作用有交变的扭矩外，还受到交变的法向作用力，而曲拐在受到法向力时会产生轴向的变形，这就形成轴向的激励，轴系在外力作用下，沿轴线方向出现周期性的弹性变形现象，定义成轴系的纵向振动，也称为轴向振动。发动机纵向振动系统通常看作为通过几个集中质量组合而成并通过质量为零的纵向弹簧所联接的当量系统，此当量系统包含很多纵向振动的固有频率。只有当某一个激励频率及推进轴系的某一阶纵振固有频率一样或相近时，就出现了轴系纵向振动的现象。当不将外部的驱动反作用力及附件干扰力的作用纳入考虑时，曲轴出现纵向振动主要有两方面因素。第一，气体压力及往复惯性力所产生的径向简谐力导致曲柄舒张，出现弯曲—纵向相互耦合的振动；第二，曲柄的扭转径向分量即当曲轴扭转时因曲柄臂的弯曲变形及曲柄销和主轴颈中心线的轴向收缩，即扭转—纵向相互耦合的振动  。

曲轴系出现纵向振动的后果有：

1：向加速度太大会导致缸体纵向的振动加剧，和曲轴相配合的零件产生冲击噪声，使整个发动机的声压级升高。

2：曲轴纵向窜动，使活塞偏磨，并导致活塞侧击敲缸。

3：当发生严重的纵向振动的情况下，发动机曲拐可能出现开挡上的较大变形，可能使曲拐的圆角处出现较大弯曲应力，使曲轴断裂，轴段上承受着过大拉压交变应力的情况下，也将导致轴段疲劳破损。

4：曲轴系之纵向振动受限制于轴系上的止推轴承，导致了止推轴承上受到很大的纵向力，其后果是增加止推轴承负荷，可能使止推轴承受到损坏。

5：发动机曲轴的纵向振动太大并超过曲轴在曲轴箱里的工作间隙的情况下，可能会致使发动机运行不正常从而引起事故。以往曲轴系纵向振动的自振频率一般比其扭转振动的自振频率要高，故不容易在工作转速范围出现强激励的谐次的共振工况。所以由于纵向振动引起的紧急情况较少，因而未做深入的研究和重视。然而随着提高发动机经济性的要求，要发展具有长冲程的发动机，这就使得发动机曲拐的纵向刚度大大降低，不但使曲轴系纵向自振频率下降，由法向力所致的纵向激励也大大增加，增大了在工作转速范围内发生共振的概率和共振的烈度，因而近年来对曲轴系的纵向振动加深河加快了研究进度，提高了对纵向振动的重视。

发动机曲轴系的横向振动

在发动机曲轴系上，由于受到切向和法向的交变作用力，最后将形成曲轴系支承梁的垂直和水平方向的振动。由垂直及水平方向的振动将组成轴系的回旋振动，因此有时称轴系的横向振动为回旋振动。出现弯曲振动主要有三个方面因素：首先，偏心导致的旋转质量的不平衡离心力和曲轴轴系零部件因为制造工艺所造成的质量偏心可能产生轴系出现不平衡离心力。此力的旋转角速度以及旋转方向与转轴一样。当轴系的转速及一次弯曲的临界转速一致时，将发生一次共振，后果很严重。其次，作用于曲轴的气体激振力的频率和曲轴固有频率一致时，将会引起共振，成为使曲轴弯曲而被破坏的重要因素。最后，轴系扭转振动及纵向振动同样可能引起弯曲振动，其耦合源一般来自变速箱及传动轴在发动机的曲轴部分，为了支承交大的切向及法向负荷，通常在每一曲拐的左右均配有主轴承，因而曲轴的横向直梁形振动其自振频率很高，除极高谐次外，不会发生梁共振，而高谐的激励值一般很小，不足以引起由于横向振动的动态放大而导致的损坏。因此在发动机装置中对曲轴系的横向振动，尚未被重视。目前对曲轴系的横向振动的研究，主要着眼于中间轴部分。

发生横向振动的后果：

1：在曲轴自由端产生过大弯曲应力，从而产生弯曲疲劳，导致自由端因弯曲疲劳而破坏折断。

2：轴段弯曲应力增加以及发生疲劳破损都可能由横向振动引起。

3：加剧支承轴承的负荷，导致轴承油膜破裂，出现干摩擦从而发热导致破坏。引起载体振动。

以上分析都是基于对曲轴系各种振动方式进行单独分析的结果，由于曲轴系本身是一个统一体，以上各种振动都是同时存在的，并且它们之间也必然会有相互的耦合影响。将各种振动形式分别看待只是一种简化的假定，必然会有误差的存在，因此当前人们已着眼于基于曲轴系是一个整体的耦合振动研究，为了将曲轴系数理模型化，提出了多种简化、假定的耦合振动模型，以致将整个曲轴系做有限元分割，而计算其动态响应特性。当然这样做的计算工作量大，并且数理模型的合理程度也将会影响到计算结果的精度。此外，如何合理的应用在前人分别研究扭振、纵振等过程中所取得的大量丰富的经验资料等，都是有待研究的问题，因为外界条件，假定的正确与否都会直接影响到计算分析的结果。

以上都是发动机可能发生的一些主要振动方式，它们的响应特性是人们设计、制造、运用发动机时研究的主要课题。但是在实践中，发动机中零部件的局部振动，往往是使人们感到头痛的一个大问题。一台发动机完全有可能其主要振动特性是满足设计规范要求的，其主要零部件的强度也都可靠，不会损坏。

发动机上所有的油、水、气管，各配件及其支架等等，从其性质来讲都是质量线弹性系统，都存在模态振型及相应的固有频率，当受到外激励时都会发生响应，尤其当发生共振响应时，其振动将会达到破坏性的结果。这些零部件的激励来源来自发动机的整机振动，如果发动机完全没有振动，当然是理想的情况下，也就不会发生局部振动。发动机离心力和力矩，一次及二次的往复惯性力及力矩等强激励是有可能采用专门的平衡措消除的。然而发动机的倾覆力矩很难准确的克服，此外，实际往复惯性力，在四谐以上因其量级较小可忽略，但并不表示它不存在，加上计算的理想化以及各种假设引起的误差等，包括发动机加工过程的许用误差范围，也使回转部件留下剩余不平衡力等，以上因素都是实际的激励因素的组成部分，具有广阔频域的范围，使得以理想化方式的计算分析，并不可能除去所有可能发生的振动响应，使得局部振动问题无从下手，以至防不胜防，因此一台发动机必须经过实际运转的实际考验，在去除各种可能发生的较严重的局部振动后，才会成为性能较好的发动机。

由以上分析知，在发动机运转过程中，振动是必然存在的，为此，可以将发动机的振动分为两类，第一类为具有危害性和破坏性的振动。这是在设计、制造发动机中必须予以重视及专门研究予以克服或者消减的；第二类为无危害的振动，此类振动响应量级比较小，即使长期的振动也不容易出现零部件破坏导致发动机不能可靠地正常的工作，包括分析计算时略去的其影响的高谐激励响应和通过计算分析，处于许永振动值以及强度值范围以内的振动内容。

完整的发动机优化设计流程、全面的发动机综合性能评价方法。

发动机是汽车的动力源。发动机的性能直接影响汽车整体的性能。中润汉泰公司多年从事车辆及发动机工程技术服务，在发动机系统优化设计方面具有丰富的经验。

发动机性能优化设计       ? 增压器匹配       ? 进排气口声学       ? 功率/扭矩/油耗       ? 发动机振动/噪声
缸体、缸盖优化设计       ? 模态       ? 热应力       ? 预紧力/接触       ? 合成应力/变形
曲轴优化设计       ? 强度/疲劳       ? 弯振/扭振/纵振       ? 模态/低阶固有频率       ? 油膜厚度、轴心轨迹
连杆优化设计       ? 变形       ? 失稳       ? 轻质化       ? 强度/应力分析
活塞优化设计       ? 侧向力/变形       ? 活塞应力/应变/温度       ? 活塞环动力学       ? 活塞环密封
冷却系统设计       ? 水泵匹配       ? 水套优化       ? 缸垫优化       ? 鼻梁区优化
进排气歧管设计       ? 长度/走向       ? 声学/阻力匹配       ? 氧传感器布置       ? 整体式三元催化
进排气道及燃烧优化设计       ? 阻力优化       ? 涡流/滚流匹配       ? 直喷喷嘴与流动匹配       ? 缸内燃烧、低污染设计
缸盖/缸体逆向设计       ? 高精度扫描       ? 硅胶模具制作       ? 点云处理/曲面重构

安全、清洁、节能是现代汽车设计的三大主题。汽车安全分主动安全（防止事故）和被动安全（一旦发生事故对乘员的保护）。被动安全的重要性已经成为行业和用户的共识。在汽车投入市场之前，厂家对整车进行碰撞试验，其目的就是为了提高汽车被动安全性能。但是在产品开发中，如果厂家仅依靠试验研究进行汽车安全设计，保证碰撞检测合格，那么必将面临巨大的研发费用和时间。应用ANSYS LS-DYNA高度非线性瞬态动力分析功能可高效仿真各型汽车以任意的速度和角度与任意的物体发生碰撞的整个历程，能分析在发生碰撞或紧急刹车时安全带系统和安全气囊系统对乘员的保护情况，从而优化安全保险装置的设计，提高汽车的安全性能。

ANSYS LS-DYNA程序具备模拟汽车碰撞时结构破损和乘员安全性分析的全部功能，其内置安全带、传感器等单元，以及气囊和假人模型。

乘客安全保护模拟

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刹车设计

刹车系统由操控系统、液压系统和助力系统组成，它是汽车上最主要的安全装置之一。其整体性能对汽车的操作稳定性及人员的安全性都有着直接的影响。刹车系统的设计研发主要集中在制动器、调整臂、真空助力器、阀类控制及保护等部件，在CAE分析中通常需要关注这些结构的强度和变形分析、振动和噪声分析、疲劳寿命分析、温度场分析、热应力分析等。

制动尖叫仿真分析

失稳模态振型

制动散热性能仿真分析（F1赛车制动器）

制动器温度场分布

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轮轴设计

轮轴是汽车传动系统的重要部件，它主要负责将动力从差速器传送到汽车车轮，以驱动车体运动。轮轴不仅要传递来自发动机的扭矩，还要承受车轮上作用的垂直力，侧向力以及牵引力和制动力所形成的纵向力，属于易损部件之一。其结构设计是否合理、刚强度是否满足设计要求直接影响传动系统的正常运转。

目前，CAE在这个领域的应用主要集中在轮轴的弯曲强度校核、断裂分析、疲劳分析及结构振动分析等方面。

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气动性能分析是从空气动力学角度分析汽车动力性、经济性和操作稳定性，各大汽车厂商都致力于降低空气阻力、改善气流升力。这也是风洞技术最早引入汽车设计的研究方向，更是CFD数值模拟方法在汽车设计中最成熟的应用方向。　　

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空气动力学

汽车空气动力学是研究汽车在流场中所受到的以阻力为主的包括升力、侧向力的三个气动力及其相应的力矩（即六分力）的作用。汽车的空气动力特性对汽车的动力性、燃油经济性和操纵稳定性都有着直接的影响。

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汽车空调已经成为汽车产品的标准配置，承担着汽车乘客舱温度、空气调节功能，通过制冷、制热、通风换气、除湿、除尘等功能维持舒适的车内环境并保证汽车可视性（除霜/除雾）的要求。汽车乘客舱内热负荷复杂，包括来自太阳、人体、地面、发动机及附件等主要热源。汽车空调系统通常设计优先级不高，系统布置空间受限，产品开发周期短，使得汽车空调系统设计带来很大难度且要求高效的设计手段和工具。

汽车空调仿真分析的应用案例：汽车空调温度线性度分析及优化

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全面的整车热流体模拟技术、系统的整车热流体管理设计技术。

热流体系统分布在车辆从发动机到空调系统的各个方面。这些系统虽然看起来各不相同，却具有相似的流体力学、热力学背景，设计方法也非常相似。

运用CAE手段进行整车热流体系统优化是当今最先进的设计开发方法。

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