沃尔沃向前推动NVH仿真

沃尔沃汽车 has long recognized the importance of leveraging noise, vibration and harshness simulation software to improve its vehicles.

图中显示了由于排气孔处的声源引起的车身周围的压力分布。图片由沃尔沃提供。


图中显示了由于排气孔处的声源引起的车身周围的压力分布。图片由沃尔沃提供。 图中显示了由于排气孔处的声源引起的车身周围的压力分布。图片由沃尔沃提供。

O NVH (噪音,振动和粗糙度)是任何新车最重要的面向客户的元素。 NVH 直接影响客户体验,并有助于确定新汽车的设计和制造质量的商。

NVH 是新车设计的重要组成部分,以至于今天’的汽车制造商将数百万美元投入到工程解决方案中,以在将车辆投入生产之前模拟NVH。瑞典汽车制造商沃尔沃汽车公司也不例外。沃尔沃汽车已在HPC(高性能计算)硬件和CAE软件方面进行了大量投资,以支持其工程团队’寻求掌握NVH。

沃尔沃汽车’车身和车辆NVH CAE的高级工程主管Andrzej Pietrzyk说,他的团队使用几种不同的产品来专注于支持新产品开发的核心任务。

“在NVH CAE中,MSC Software产品的重点是车身NVH,因此典型的分析是评估动力刚度,振动传递函数,噪声传递函数和声学传递函数,” he says.

沃尔沃汽车已采用MSC的多个模块,包括Nastran,2013.1和2014.0,MSC Actran v14.1,v15.0,MSC Adams和MSC Marc等模块。 Pietrzyk解释说,自然地,运行所有这些模块都需要一定的计算能力。

 

适用于NVH的HPC

“目前,我们拥有一组多节点服务器,通常使用最先进的处理器,大量内存和大型高级磁盘系统,” he says. “我们在50个节点上运行,每个节点配备双Intel Xeon E5 8核CPU,256GB内存和5TB快速磁盘系统。”

沃尔沃汽车公司的目标是能够尽快执行仿真,从而使工程师能够更深入地研究各种车辆设计,以确定变化如何影响NVH。由于仿真处理时间是一个主要问题,沃尔沃汽车已经在寻找可以利用HPC技术的应用,从而不断选择MSC。’的平台和模块。

Pietrzyk说,他的小组使用的一些典型解决方案序列涉及MSC Nastran ACMS,该产品可以使用分布式内存并行处理在多个域中划分工作负载。

“对于这些应用程序,我们可以通过同时在多个主机上运行,​​将解决方案时间缩短4-5倍,” he says. “在涉及SOL 108(在Nastran中为选择的解决方案序列)过程的应用中,缩放比例是线性的,这意味着添加更多的主机会相应减少解决方案时间。在16台主机上运行而不是一台主机,导致解决方案时间减少了16倍。”

尽管这被证明是令人印象深刻的收益,但Pietrzyk解释说,得益于HPC系统和CAE软件解决方案的创新,在未来将实现更多的性能提升。

 

硬件-软件差距

然而,利用这些额外的可能性仍然是一个挑战。硬件改进似乎超过了软件改进。

“我们担心计算硬件的开发方向与软件中使用的算法之间的差距越来越大,” Pietrzyk says. “在硬件方面,该开发旨在提供大规模并行解决方案,数百个核心共享内存,并且有无限可能扩展节点(分布式内存)的数量。在软件方面,我们看不到大规模并行处理的相应发展。我们看到瓶颈在于具有多个内核的系统的内存访问带宽以及有效利用分布式内存解决方案的瓶颈。”

 

Pietrzyk当前使用16核计算机,他说这没有得到有效利用,因此转移到更多核的问题就成为了一个问题。他说,某些算法无法在DMP(分布式内存并行)上很好地扩展,或者在一次分析中可以使用的DMP主机数量受到限制。对于许多使用CAE的人来说,可行的选择可能是使用基于GP的GPU(GPGPU)来加快计算速度。但是,Pietrzyk当前为NVH CAE打折了该替代方案。“已经考虑过使用GPGPU来加快计算速度,但是我们还没有’在我们的模拟类型中尚未见到很大的影响,” he says.

Nevertheless, 沃尔沃汽车 has made some great strides applying 高性能计算 and MSC’的产品解决了NVH问题。

“我们在NVH CAE上使用MSC产品的主要问题是研究车身的振动声响应,” Pietrzyk says. “目的是就如何解决NVH问题向设计团队提供建议。这些问题与低频下的固体声传输有关,这可能是由于某些连接点处的刚度不足或某些接收器位置的NTF(噪声传递函数)或VTF(振动传递函数)水平过高引起的。”

Pietrzyk说,他的团队最近开始研究空降问题并纳入高级声学模型。他们正在努力为Audio组提供有关扬声器在内置于柔性主体中时的行为的模拟支持。

“最终,我们的目标是实现听觉化,或在尚不存在的汽车中聆听声音的能力,” he says. “这需要查看从车辆外部源到内部响应点的传递函数,以及外部噪声,既有意的(例如不同的警告信号,例如信号喇叭,警报器),也有无用的(例如通过)噪声。”

Pietrzyk认为,实现这些目标意味着要看一下他们的传统MSC Nastran(最近丰富了其声学产品),以及新收购的MSC Actran(这是用于建模和解决振动声学问题的专用工具)。

“我们正在寻找能够满足我们需求的长期解决方案,而MSC’Nastran,Actran和Adams的产品构成了一种工具,可解决NVH CAE小组中广泛的应用领域,” Piertzyk says. “我们希望这些软件可以进一步相互集成,从而简化其使用并提高生产率。

“我们一直在寻找扩大仿真范围的问题并提高仿真准确性的可能性,” Pietrzyk adds.

 

 

 

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关于作者

弗兰克·奥尔霍斯特

弗兰克·奥尔霍斯特是以下公司的首席分析师和自由作家 Ohlhorst.net。发送有关此文章的电子邮件至 [电子邮件 protected].

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