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CAE在汽車路面噪聲傳遞路徑的仿真分析及優(yōu)化

有限元： 2017-06-30 10:04:09 閱讀數(shù)： 3313 分享到：

 在汽車路面噪聲傳遞路徑的仿真分析中，有限元科技借助HyperGraph的NVH分析模塊，在純仿真的環(huán)境下應(yīng)用傳遞路徑分析，在開發(fā)更早階段找到問題根本原因。從本文的優(yōu)化結(jié)果來看，基于純仿真的傳遞路徑分析周期短，優(yōu)化效果好。

 1、介紹

 路面噪聲是車輛NVH性能開發(fā)過程中控制的一個重要指標(biāo)。它作為車內(nèi)主要聲源影響乘員舒適性。按照傳遞路徑不同，路噪可分為結(jié)構(gòu)傳遞聲與空氣傳遞聲。本文介紹傳遞路徑法（下文簡稱TPA）在結(jié)構(gòu)傳遞聲分析與優(yōu)化中的應(yīng)用。

 結(jié)構(gòu)傳遞路噪典型遞路徑如下。路面激勵通過輪胎傳遞到輪心，輪心傳入懸架，再通過懸架傳遞到車身。其中懸架與車身界面有多條傳遞路徑。使用TPA方法能識別出噪聲傳遞的主要路徑和次要路徑。隨著建模、求解以及后處理的進(jìn)步，基于仿真的TPA方法能夠在早期快速準(zhǔn)確的分析問題。

 2、分析方法

 影響路噪的主要因素有輪胎、懸架形式、襯套剛度以及車身側(cè)底盤連接點的噪聲傳遞函數(shù)。越軟的襯套和輪胎隔振效果越好，對路噪越有利。但襯套過軟會影響車輛的操控穩(wěn)定性。為了不影響操控穩(wěn)定性，本文重點關(guān)注車身噪聲傳遞函數(shù)的優(yōu)化。受限于燃油經(jīng)濟(jì)性的限制，傳遞函數(shù)優(yōu)化不能以犧牲重量為代價。使用TPA方法識別出關(guān)鍵路徑，能在不犧牲重量的情況下滿足整車振動噪聲的要求。


CAE對噪聲的仿真分析及優(yōu)化

圖1工況示意圖


CAE對噪聲的仿真分析及優(yōu)化

圖2計算結(jié)果


 分析工況如圖1所示，對輪心施加0到200Hz的單位激勵，響應(yīng)點為駕駛員人耳處聲壓。得到圖2所示的分析結(jié)果。從結(jié)果可以看出，峰值出現(xiàn)在110Hz和130Hz。主要貢獻(xiàn)來自于后懸架。

 單獨(dú)對后懸架做TPA分析。后懸架為扭力梁結(jié)構(gòu)，與車身有6個連接點，忽略扭轉(zhuǎn)自由度，共有18條傳遞路徑，分別為左右拖曳臂安裝點，減震器安裝點和彈簧安裝點。傳統(tǒng)的TPA法需要分別計算傳遞路徑和和傳遞力。HyperWorks12.0提供了一個新功能，借助PFPATH卡片，基于仿真的TPA計算一次完成，求解器會自動將分析所需所有物理量輸出到H3D文件中。計算完成后將分析結(jié)果導(dǎo)入NVHUtilities中的TransferPathAnalysis模塊，該工具會自動進(jìn)行后處理。整個分析流程大為簡化。

 3、分析與優(yōu)化

 110Hz的TPA結(jié)果如圖3所示，貢獻(xiàn)量最大的路徑為后減震器。分別查看傳遞力圖4與傳遞函數(shù)圖5可看出，傳遞力與傳遞函數(shù)在110Hz附近峰值重合，導(dǎo)致了該路徑的貢獻(xiàn)最大。


CAE對噪聲的仿真分析及優(yōu)化

圖3110Hz路徑貢獻(xiàn)量


CAE對噪聲的仿真分析及優(yōu)化

圖4后減震器傳遞力


CAE對噪聲的仿真分析及優(yōu)化

圖5后減震器傳遞函數(shù)


 對該路徑的傳遞函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過板塊貢獻(xiàn)量分析，發(fā)現(xiàn)C柱和頂棚對該傳函貢獻(xiàn)量最大。優(yōu)化工作圍繞這兩個板塊進(jìn)行。

 （1）C柱優(yōu)化

在白車身上進(jìn)行ERP分析。加載點與噪聲傳遞函數(shù)一致，選擇后減震器安裝點。ERP響應(yīng)面選擇C柱區(qū)域。分析結(jié)果如圖6所示，從結(jié)果可以看出C柱在110Hz顯示了較高的輻射聲功率。對該區(qū)域加筋優(yōu)化后110Hz輻射聲功率下降了4dB。


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圖6C柱ERP分析結(jié)果


 （2）頂棚優(yōu)化

 頂棚優(yōu)化不影響造型，通過以下兩個方案實現(xiàn)。

 a、增加一根頂棚橫梁，以提高頂棚模態(tài)

 b、在頂棚增加阻尼墊，減小頂棚振動幅值

 以上兩個優(yōu)化方案實施后，減小了傳遞路徑上的幅值。將方案放回整車模型中驗證，結(jié)果以上兩個優(yōu)化方案實施后，減小了傳遞路徑上的幅值。將方案放回整車模型中驗證，結(jié)果所示，方案1和方案2分別將110Hz聲壓幅值降低了2dB，兩個方案同時實施將幅值共降低了4dB。結(jié)果表明在TPA方法找到關(guān)鍵路徑。通過對該路徑的優(yōu)化，成功降低了整車所關(guān)注頻率的噪聲水平。


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圖7最終優(yōu)化結(jié)果


 4、結(jié)論

 本文使用純仿真的TPA方法，找到了影響路噪的關(guān)鍵傳遞路徑。通過對該路徑的優(yōu)化將整車的噪聲水平有效降低。借助HyperWorks12.0整個分析的流程得到簡化，提高了分析效率。深圳市有限元科技有限公司是一家以計算機(jī)輔助工程CAE為主業(yè)，以工程仿真軟件開發(fā)為核心，集CAE咨詢、CAE培訓(xùn)、CAE軟件研發(fā)與銷售為一體的高科技企業(yè)。如有業(yè)務(wù)的需要請聯(lián)系電話：13632683051，咨詢QQ：4006046636
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