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CAERI風(fēng)洞 | 汽車車門系統(tǒng)靜態(tài)變形量測試技術(shù)

2020-04-17 21:09:41·  來源：中國汽研汽車風(fēng)洞技術(shù)  作者：張東興  
　
汽車車門系統(tǒng)靜態(tài)變形量（也稱偏移量）測試對了解車門系統(tǒng)的剛度模態(tài)、車門系統(tǒng)的動態(tài)密封、車門密封膠條的壓縮量、車門與車身之間位置和相對運動及提升改善車內(nèi)
 
汽車車門系統(tǒng)靜態(tài)變形量（也稱偏移量）測試對了解車門系統(tǒng)的剛度模態(tài)、車門系統(tǒng)的動態(tài)密封、車門密封膠條的壓縮量、車門與車身之間位置和相對運動及提升改善車內(nèi)風(fēng)噪性能和聲品質(zhì)有著至關(guān)重要的指導(dǎo)意義和作用。本期將介紹風(fēng)洞內(nèi)汽車車門系統(tǒng)靜態(tài)變形量測試技術(shù)。
 
1、 技術(shù)簡介
風(fēng)洞內(nèi)汽車車門系統(tǒng)靜態(tài)變形量（也稱偏移量）測試是一種穩(wěn)態(tài)測試，是指在風(fēng)洞流場內(nèi)（in flow），在某一穩(wěn)定的風(fēng)速和偏角下對汽車車門系統(tǒng)的變形偏移量進行的量化測試。目前，中國汽研汽車風(fēng)洞中心是國內(nèi)第一座引進應(yīng)用并掌握該測試技術(shù)的風(fēng)洞，旨在更好的應(yīng)用推廣風(fēng)洞先進前沿測試技術(shù)，更好的為國內(nèi)汽車行業(yè)提供服務(wù)。
 
汽車在風(fēng)速大小和偏角均穩(wěn)定的氣流中測試時，其車門系統(tǒng)會受到穩(wěn)定氣流的作用和激勵，此時車門會有一定的變形偏移量，偏移量的大小主要受兩側(cè)車門系統(tǒng)剛度和模態(tài)的影響。此外，由于在迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)時車門外的氣流壓力不同，使兩側(cè)車門的變形偏移量大小和方向也會有所不同。總的來說，由于車門與車身之間位置和相對運動不同而引起的變形偏移量會嚴(yán)重影響車門密封條的壓縮量和車門系統(tǒng)的動態(tài)密封。
 
如果車門系統(tǒng)動態(tài)密封不好，則會嚴(yán)重影響車內(nèi)噪聲控制，特別是影響車內(nèi)風(fēng)噪水平和車內(nèi)聲品質(zhì)。嚴(yán)重的動態(tài)密封問題會使車外的聲音直接傳遞到車內(nèi)，特別在高速行駛時會形成巨大的車內(nèi)噪聲；不嚴(yán)重的動態(tài)密封問題，比如細小的縫隙，雖然不會帶來車內(nèi)聲音大小的改變，但是會嚴(yán)重影響到車內(nèi)的聲品質(zhì)，這些細小的縫隙產(chǎn)生的氣吸噪聲與泄漏噪聲雖然不會太大的改變車內(nèi)聲壓級，但是會嚴(yán)重降低車內(nèi)的語音清晰度。
 
所以風(fēng)洞內(nèi)汽車車門系統(tǒng)靜態(tài)變形量（也稱偏移量）測試對了解車門系統(tǒng)的剛度模態(tài)，車門系統(tǒng)的動態(tài)密封，車門密封膠條的壓縮量，車門與車身間位置和相運動及提升改善車內(nèi)風(fēng)噪性能和聲品質(zhì)有著至關(guān)重要的指導(dǎo)意義和作用。

2、測試軟硬件介紹
 
測試軟件介紹
中國汽研汽車風(fēng)洞中心進行車門靜態(tài)變形量測試的軟件名為Car Model Scan 3D，由德國GFai公司自主開發(fā)而成，專門用于測試計算風(fēng)洞內(nèi)汽車車門系統(tǒng)靜態(tài)變形偏移量。提前掃描好的汽車三維模型Point Cloud數(shù)據(jù)和Surface Mesh Model數(shù)據(jù)均可以導(dǎo)入該軟件進行靜態(tài)變形偏移量測試計算，該軟件僅支持以上兩種數(shù)據(jù)的.cnk格式文件的導(dǎo)入，測試軟件界面如下圖1所示。
 
 圖1  Car Model Scan 3D測試軟件界面展示
 
測試硬件介紹
 
整個測試系統(tǒng)硬件部分包括風(fēng)洞高精度移動測量系統(tǒng)和FARO Laser Scanner Focus高精度激光掃描儀Focus S70A兩部分（見圖2-4所示）。
此處著重介紹一下Focus S70A，該高精度激光掃描儀能夠快速、直接和極為精確地測量各種物體或建筑物。它能夠記錄建筑立面、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)和供應(yīng)設(shè)施、事故現(xiàn)場和大型部件，提供栩栩如生和細節(jié)逼真的掃描結(jié)果，每次掃描的距離為70m。內(nèi)置800萬像素HDR相機不僅能夠捕捉詳細的圖像，還能對在亮度急劇變化條件下捕捉的掃描數(shù)據(jù)進行自然的顏色疊加。許多令人熟悉的特征（例如：重量輕、尺寸小、一次充電可工作4.5小時）使Focus S型號激光掃描儀實現(xiàn)了真正的移動性，以便進行快速、安全和可靠的掃描。
 
圖2  風(fēng)洞高精度移動測量系統(tǒng)
 
 
圖3  Faro Focus S70A高精度激光掃描儀
 
 
圖4  移動測量系統(tǒng)與激光掃描儀配合使用
 
3、 測試現(xiàn)場展示
本文以一款SUV_Hyundai ix35在風(fēng)洞內(nèi)車門系統(tǒng)靜態(tài)變形量測試為例介紹展示測試現(xiàn)場，如下圖5所示。
 
圖5  風(fēng)洞車門靜態(tài)變形量測試現(xiàn)場展示
 
測試前，需要在正投影掃描試驗室對待測車輛進行整車3D數(shù)模掃描，獲取待測車輛的3D模型point cloud數(shù)據(jù)，掃描結(jié)果文件以.cnk文件輸出，然后需要對所關(guān)心的車門系統(tǒng)測試區(qū)域位置進行噴粉處理，噴粉的目的是為了在測試過程中提升掃描儀的掃描精度和掃描質(zhì)量，更精確的掃描到變形量結(jié)果。
此次測試的主要位置為車身左右兩側(cè)車門系統(tǒng)位置1和位置2區(qū)域，如下圖6所示。
 
圖6  左側(cè)車門系統(tǒng)測試區(qū)域位置
 
4、 測試結(jié)果展示
同樣以該款SUV_Hyundai ix35為例，展示其車門系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域位置的靜態(tài)變形偏移量測試結(jié)果，此處主要展示位置2的兩個工況的測試結(jié)果（變形量矢量方向定義如下：朝向車身外側(cè)的變形偏移為+，朝向車身內(nèi)測的變形偏移為-）。
在迎風(fēng)側(cè)時@120km/h_+10度風(fēng)速下
 
車身左側(cè)位置2在迎風(fēng)側(cè)時@120km/h_+10度風(fēng)速下的靜態(tài)變形量測試結(jié)果見圖7-8。
 
圖7 車身左側(cè)位置2迎風(fēng)側(cè)@120km/h_+10度風(fēng)速下測試結(jié)果展示
 
 
圖8 車身左側(cè)位置2迎風(fēng)側(cè)@120km/h_+10度風(fēng)速下靜態(tài)變形量測試結(jié)果
 
從測試結(jié)果可以看到，在迎風(fēng)側(cè)時車身左側(cè)門系統(tǒng)位置2處的變形量均為負方向變形（即朝車內(nèi)方向變形和偏移），且其最大變形偏移量為-1.0mm左右，表示此時車門與車身間隙會變小，處在車門與車身之間的密封膠條處于壓縮狀態(tài)，車門系統(tǒng)的動態(tài)密封性能會提升。這個測試結(jié)果與理論和實際上車在迎風(fēng)側(cè)時車門會被風(fēng)的激勵力壓得更緊會向車內(nèi)方向變形偏移是一致的。
在背風(fēng)側(cè)時@120km/h_+10度風(fēng)速下
 
 
車身右側(cè)位置2在背風(fēng)側(cè)時@120km/h_+10度風(fēng)速下的靜態(tài)變形量測試結(jié)果見圖9-10。
 
圖9  車身右側(cè)位置2背風(fēng)側(cè)@120km/h_+10度風(fēng)速下測試結(jié)果展示
 
 
圖10 車身右側(cè)位置2背風(fēng)側(cè)@120km/h_+10度風(fēng)速下靜態(tài)變形量測試結(jié)果
 
從測試結(jié)果可以看到，在背風(fēng)側(cè)時車身右側(cè)門系統(tǒng)位置2處的變形量均為正方向變形（即朝車外方向變形和偏移），且其最大變形偏移量為+1.0mm左右，表示此時車門與車身間隙會變大，處在車門與車身之間的密封膠條處于非壓縮狀態(tài)或者壓縮量會減小，車門系統(tǒng)的動態(tài)密封性能會變差。這個測試結(jié)果與理論和實際上車在背風(fēng)側(cè)時車門會因為車內(nèi)壓力高于車外壓力而表現(xiàn)出關(guān)門密封壓緊力降低，導(dǎo)致車門會向車外方向變形偏移是一致的。
 
5、 總結(jié)
中國汽研風(fēng)洞中心已熟練掌握和應(yīng)用風(fēng)洞內(nèi)汽車車門系統(tǒng)靜態(tài)變形量（偏移量）測試技術(shù)，經(jīng)驗證其測試精度高達0.1mm，這樣的測試精度對處在風(fēng)洞氣流中受氣流激勵作用的車門系統(tǒng)變形偏移量來說完全滿足，而且測試結(jié)果與理論和實際都相吻合，精確可信。這項測試技術(shù)對車門系統(tǒng)的動態(tài)密封，車內(nèi)風(fēng)噪和聲品質(zhì)的控制均有著極為重要的作用，歡迎業(yè)內(nèi)同行咨詢合作。
 
汽車空氣動力學(xué)-聲學(xué)風(fēng)洞試驗預(yù)約
聯(lián)系人：陳軍
手機：13637805975
郵箱：chenjun@caeri.com.cn
 
 
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