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基于傳遞路徑分析的車內(nèi)鈑金路噪貢獻量優(yōu)化

2022-02-18 12:02:00·  來源：汽車NVH云講堂  
　
[摘要] 整車NVH越來越成為顧客衡量車輛品質(zhì)的一個主要屬性，其中路面噪聲是整車NVH性能中一個尤為重要的性能指標。車輛結構特性往往決定了整車狀態(tài)下的路噪表現(xiàn)
[摘要] 整車NVH越來越成為顧客衡量車輛品質(zhì)的一個主要屬性，其中路面噪聲是整車NVH性能中一個尤為重要的性能指標。車輛結構特性往往決定了整車狀態(tài)下的路噪表現(xiàn)，本文通過優(yōu)化車體的阻尼特性，減小其與聲腔內(nèi)部耦合的程度，到達減小車內(nèi)噪聲的目的。本文采用傳遞路徑分析方法，將車內(nèi)各鈑金件振動作為輸入，合成車內(nèi)實際情況下的路噪情況。并依據(jù)分析結果對某型車下車體板面進行了阻尼特性優(yōu)化，一定程度降低了車內(nèi)的路噪響應。
關鍵詞：鈑金阻尼優(yōu)化，路面噪聲
1前言
隨著國內(nèi)整車研發(fā)水平的提高，整車NVH性能越發(fā)成為衡量整車性能的一個重要指標。其中結構路噪問題是整車NVH中較為復雜的一個問題，其牽扯到的如系統(tǒng)目標分解，CAE前期計算等問題一直阻礙著整車廠在此性能上的提升。解決路噪問題一般強調(diào)或需要明確整車狀態(tài)下的結構模態(tài)分布及剛度分布，認為由輪胎輪轂傳遞到底盤結構時，結構不要產(chǎn)生過大的受激響應。此種狀態(tài)下，車內(nèi)經(jīng)聲固耦合后的響應狀態(tài)才可以受到控制。同時，在聲固耦合現(xiàn)象發(fā)生的界面，如車廂內(nèi)下車體各鈑金處，應盡量衰減或抑制振動的幅度，以減弱與聲腔內(nèi)空氣耦合的程度，達到抑制噪聲的效果。一般的做法通常采用試驗測試的方法，通過逐步增加下車體阻尼板面積，改善局部面板振動的狀態(tài)，觀察響應端噪聲的變化情況，以確認最終的阻尼優(yōu)化方案。這種方法由于其原理限制，工作量十分巨大，并不能很快的解決阻尼優(yōu)化的問題。
本文應用傳遞路徑分析的方法，將車內(nèi)空腔及其周圍板面作為研究對象，通過求解傳遞路徑貢獻量的方法，確認車身下車體板面對車內(nèi)路噪的貢獻程度。進而優(yōu)化車體的阻尼分布，達到降低結構路噪的效果。
2 傳遞路徑分析的理論基礎及鈑金路噪貢獻量測試方法
傳遞路徑分析方法已廣泛應用于整車NVH的開發(fā)中，尤其對于單激發(fā)源動總加速噪聲問題，其分析精度及效果已經(jīng)過廣泛認可。但結構路噪問題由于牽涉到多互相獨立的激發(fā)源耦合問題，傳統(tǒng)傳遞路徑分析方法的精度很難明確。但由于車內(nèi)響應位于封閉空腔內(nèi)，激發(fā)源可理解為圍繞空腔的板面振動，通過聲固耦合現(xiàn)象疊加得到車內(nèi)的噪聲響應，所以可以將傳遞路徑分析方法簡化應用于車內(nèi)鈑金貢獻量問題的測試中。
2.1傳統(tǒng)傳遞路徑分析的基本原理
傳統(tǒng)傳遞路徑分析方法基于路徑與載荷的線性疊加關系，通過疊加固傳與聲傳路徑上的貢獻量達到合成車內(nèi)某點噪聲響應的目的。這種方法的難點在于如何求解或直接測量輸入結構的載荷大小。通常對于固體傳聲來說，如懸置，最早的方法采用單一原點響應反除原點頻響的方法得到。但這種方法的問題在于一旦頻響函數(shù)在某個頻率段出現(xiàn)類似反共振點的特征，反除得到的載荷會出現(xiàn)突變，大大的影響到合成計算的精度。這種方法一般應用在如小型隔振安裝點等位置，作為一種簡便的方法進行使用。
考慮到這種問題的發(fā)生，人們又發(fā)明了逆矩陣法反求載荷，這種方法希望將頻響函數(shù)組成一個多點的頻響矩陣，通過求解矩陣逆的形式將所有激勵點的載荷同時求出。同樣，這種方法的局限性在于很難保證多點之間傳遞函數(shù)的正確性，較單一參考點法，需要的工作量成倍上升。普遍的做法是將動力總成及底盤懸掛系統(tǒng)解耦后，單獨對TB車身各懸置激勵點進行傳函測試，得到較為準確的傳遞函數(shù)矩陣，輔助整車測試后得到的響應反求載。
2.2傳統(tǒng)傳遞路徑分析
在鈑金路噪貢獻量優(yōu)化中的應用對于整車噪聲而言，尤其對于500Hz以下的路噪問題，通常我們認為他的激振源均是通過結構固體傳聲傳入車內(nèi)的。對于輪胎輪轂總成來說，他與地面摩擦產(chǎn)生的振動通過底盤系統(tǒng)進入車身后，需要完成固體振動與車內(nèi)聲腔的聲固耦合作用才能進一步傳遞到人耳中。這個過程中，車身下地板局部鈑金件的振動特性就顯得尤為重要。理論上講，如果完全隔絕鈑金件與聲腔的耦合，車內(nèi)應該是聽不到任何噪聲的，但現(xiàn)實中不可能實現(xiàn)。唯一可行的方案是盡量壓制某些鈑金振動的幅度，降低其對車內(nèi)噪聲的貢獻，從而達到優(yōu)化車內(nèi)噪聲的目的，這個過程可以通過傳遞路徑分析的方法來實現(xiàn)。
基于對傳遞路徑分析的基本認識，如果我們想要明確各鈑金傳遞噪聲的貢獻量，我們需要測試得到實際工況下各鈑金的受載情況，同時還要得到他自身至車內(nèi)前排或后排某點的傳遞函數(shù)。由于考慮到載荷的特性均為固體傳聲，所以公式（1）可簡化為
3 某車型基于傳遞路徑分析的鈑金阻尼優(yōu)化案例
3.1某車型路噪原有問題
某型車后排粗糙路面60kph噪聲效果較差，明顯具有低頻段噪聲特性。分析基礎狀態(tài)確定主要路面噪聲貢獻來源于100‐250Hz及350‐400Hz峰值。希望通過優(yōu)化車身鈑金阻尼特性的方法，降低或衰減某些特定頻率在車內(nèi)的響應。
3.2基于傳遞路徑分析的鈑金貢獻量測試
基于上述問題特征，圍繞車身后部下車體鈑金件貢獻量進行測試。將備胎槽，備胎槽地板，油箱地板，前衣帽架橫梁，后衣帽架橫梁，輪罩，衣帽架及后尾門門檻等部位納入考察范圍。具體測點布置見表1。考慮到車內(nèi)測試的可操作性，將所有內(nèi)飾件全部拆除，只保留前排座椅進行測試。這種方法可以大幅度的減少反復拆除內(nèi)飾件所帶來的時間損耗，但由于改變了車內(nèi)的聲腔狀態(tài)，尤其將后備箱及成員倉聯(lián)通后帶來的聲腔變化，造成了此種狀態(tài)下的優(yōu)化數(shù)據(jù)可能對實際安裝內(nèi)飾后的效果反應不明顯，但從此次測試的結果來看，效果是可移植與重復的，故認為此試驗是有借鑒意義的。

合成數(shù)據(jù)較實測數(shù)據(jù)在總量級上十分接近，但考慮到試驗并未將所有與空腔連接的板面納入，所以具有一定的誤差。但我們關心的幾個特定頻率，如130Hz，200Hz，230Hz，375Hz等均在合成數(shù)據(jù)中得到了明確，如圖1所示。故認為合成數(shù)據(jù)在某些頻段對整車情況具有一定的代表性。
3.3傳遞路徑結果分析及整改
基于以上TPA模型進行貢獻量分析發(fā)現(xiàn)，對于整車噪聲最為明顯的貢獻量來自于油箱地板，如圖2所示。具體分析發(fā)現(xiàn)，主要來自油箱地板左右兩邊，其中以左邊影響最為明顯，如圖3所示。

3.4鈑金阻尼優(yōu)化對路噪的改進效果
基于以上傳遞路徑分析，我們重新優(yōu)化了下車體阻尼板分布，在油箱底板左右兩邊部位增加阻尼材料，并將內(nèi)飾件恢復后重新測試后排噪聲優(yōu)化后效果，如圖4所示。我們關心的如130Hz，200Hz，230Hz，375Hz等頻率均得到了適當衰減。其中，124Hz，220Hz，380Hz處減小了約2.5dB，300Hz至500Hz得到了普遍改善，整體主觀感受改善明顯。
4 結論
基于以上討論及試驗驗證，通過傳遞路徑分析的方法對車內(nèi)鈑金阻尼路噪貢獻量優(yōu)化的方法是可行的，一定程度地衰減了車內(nèi)的路噪響應。同時，這種方法可以最大限度的減少對阻尼材料的消耗，達到降本及減重的目的。
作者：婁小寶，談洋，楊銘杰，楊大成，蘇楊
作者單位：吉利汽車研究院
來源：2017汽車NVH控制技術國際研討會論文集
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