眾所周知，近年來我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，技術(shù)進(jìn)步顯著，車輛NVH性能不斷攀升。但與此同時(shí)消費(fèi)者對(duì)我們的要求也越來越高，我們?nèi)匀幻媾R巨大的壓力和挑戰(zhàn)。

首先，我們的車輛改型越來越多，同一套動(dòng)力系統(tǒng)搭載不同的車身平臺(tái)，關(guān)鍵零部件的借用沿用等導(dǎo)致我們有大量重復(fù)的驗(yàn)證工作要做，限于大部分改型車輛開發(fā)周期較短，在樣車前期對(duì)車內(nèi)一級(jí)NVH指標(biāo)的預(yù)估以及風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別變得尤為重要。

其次，當(dāng)前絕大部分主機(jī)廠缺少整車一級(jí)指標(biāo)VTS與子系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)SSTS間定量化的客觀關(guān)聯(lián)描述。VTS與SSTS來源于對(duì)標(biāo)車輛與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并不具備完善的理論關(guān)聯(lián)。我們知道汽車子系統(tǒng)及零部件龐雜，限于工程邊界有相當(dāng)一部分零部件不能完全達(dá)標(biāo)，我們?nèi)绾巫R(shí)別超標(biāo)部分所帶來的風(fēng)險(xiǎn)？如何定量化描述？又要在其他哪些系統(tǒng)上做何種程度的補(bǔ)償才能保證VTS的達(dá)成？相信這對(duì)大部分NVH體系都是具有相當(dāng)挑戰(zhàn)性的。當(dāng)前的主流做法是依靠經(jīng)驗(yàn)，做趨勢(shì)性判定及風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避，急需改善。

再次，主機(jī)廠與零部件供應(yīng)商間缺少互相認(rèn)可的統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范。主機(jī)廠獲取的零部件NVH數(shù)據(jù)大部分來源于整車邊界，尤其是對(duì)標(biāo)車。零部件供應(yīng)商獲得的數(shù)據(jù)絕大部分來源于臺(tái)架。通常二者差別較大，很難統(tǒng)一。即便雙方約定的都是臺(tái)架測(cè)試邊界，在臺(tái)架下該種表現(xiàn)的部件會(huì)在整車上造成多大的車內(nèi)貢獻(xiàn)仍然難以評(píng)估。

西門子工程咨詢服務(wù)團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述挑戰(zhàn)的解決方案在部件TPA （Component based TPA）既CTPA和虛擬樣機(jī)裝配（Virtual Prototype Assembling）技術(shù)簡(jiǎn)稱VPA。CTPA可以不依賴于部件安裝的具體邊界條件獲取部件的獨(dú)立不變載荷，統(tǒng)一主機(jī)廠和供應(yīng)商的評(píng)價(jià)方法。虛擬樣機(jī)裝配技術(shù)可以在項(xiàng)目開發(fā)的不同階段靈活組合Test與CAE數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)點(diǎn)NVH預(yù)估，前置定量化評(píng)估NVH指標(biāo)與風(fēng)險(xiǎn)。

CTPA與VPA理論背景

經(jīng)典TPA的優(yōu)缺點(diǎn)：經(jīng)典TPA理論將系統(tǒng)建模為 “源-傳遞路徑-接受體”。源頭可以是任意向系統(tǒng)輸入能量的主動(dòng)部件，比如空調(diào)壓縮機(jī)，電總成，車輪總成等，傳遞路徑可以是懸置，副車架，車身等，接受體可以是我們感興趣的目標(biāo)位置的振動(dòng)噪聲，比如車內(nèi)噪聲，方向盤振動(dòng)等。經(jīng)典TPA是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具，它提供了一套理論和實(shí)踐方法讓我們能夠洞悉激勵(lì)載荷與傳遞路徑的細(xì)節(jié)。一旦激勵(lì)源及其傳遞路徑被量化和建模，它們可以用于故障診斷，判定激勵(lì)源與傳遞路徑問題點(diǎn)，也可以用來做目標(biāo)設(shè)定和分解。經(jīng)典TPA所獲取的載荷（在這以結(jié)構(gòu)載荷為例）是與激勵(lì)源的安裝邊界相關(guān)的。同一激勵(lì)源安裝在不同的邊界條件下所獲得的載荷是存在差異的。通常，我們稱這樣的結(jié)構(gòu)載荷為接觸力，也就是說，運(yùn)行條件下的接觸力會(huì)隨安裝邊界的變化而變化。另一方面，經(jīng)典TPA需要一個(gè)完整的物理樣機(jī)才能進(jìn)行載荷識(shí)別及目標(biāo)預(yù)測(cè)。

CTPA與VPA的基本原理：CTPA獲取激勵(lì)源不依賴于安裝邊界的獨(dú)立不變載荷（對(duì)于結(jié)構(gòu)載荷而言，我們稱作剛性約束力），然后將這個(gè)不變載荷轉(zhuǎn)化為激勵(lì)源安裝在被動(dòng)側(cè)結(jié)構(gòu)上的接觸力（這個(gè)過程也稱之為虛擬裝配VPA），然后進(jìn)行目標(biāo)預(yù)測(cè)（也就是貢獻(xiàn)量分析）。舉例設(shè)想，零部件供應(yīng)商在臺(tái)架的邊界條件下獲取部件的不變載荷，主機(jī)廠利用該載荷轉(zhuǎn)化為整車被動(dòng)側(cè)結(jié)構(gòu)的接觸力進(jìn)而進(jìn)行車內(nèi)NVH預(yù)測(cè)。我們可以看到，主機(jī)廠與供應(yīng)商之間有了統(tǒng)一的可供對(duì)比評(píng)價(jià)的不變載荷，同時(shí)也不需要真實(shí)完備的物理樣機(jī)就可以進(jìn)行目標(biāo)NVH預(yù)測(cè)。

下圖案例中，利用經(jīng)典TPA在臺(tái)架邊界條件下獲取電機(jī)的接觸力，再利用該接觸力和車身傳函預(yù)估車內(nèi)NVH表現(xiàn)，我們看到實(shí)測(cè)結(jié)果（黑色）和TPA合成結(jié)果（藍(lán)色）存在較大差異。第二種方案利用CTPA技術(shù)獲取電機(jī)在臺(tái)架上的剛性約束力（不變載荷），再將該剛性約束力與特定車身結(jié)構(gòu)結(jié)合轉(zhuǎn)換為接受體被動(dòng)側(cè)的接觸力，借助該接觸力與車身傳函預(yù)估車內(nèi)NVH表現(xiàn)，我們看到實(shí)測(cè)結(jié)果（黑色）與TPA合成結(jié)果（綠色）匹配良好。

激勵(lì)源不變載荷的獲取方式：激勵(lì)源不變載荷的獲取方式常見有以下三種。第一種方法為直接測(cè)量法，將所測(cè)試部件剛性約束于測(cè)試平臺(tái)，用力傳感器直接測(cè)試安裝界面力。要求測(cè)試平臺(tái)在感興趣的頻率范圍內(nèi)不發(fā)生共振，該方法對(duì)某些小型部件，頻率要求較低部件有效，但對(duì)于如電驅(qū)總成等大型部件較為困難；第二種方法為自由振速法，將所測(cè)試部件置于自由-自由邊界條件下（如彈性繩懸掛或空氣彈簧支撐等），測(cè)試感興趣界面振速。該方法已有ISO標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)描述，同樣該方法的使用仍然具有較強(qiáng)的局限性；第三種方法為現(xiàn)場(chǎng)TPA法，源頭正常安裝于所測(cè)試結(jié)構(gòu)，利用運(yùn)行工況數(shù)據(jù)

虛擬樣機(jī)裝配典型應(yīng)用展示：下圖所示，專家團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建不同的組件模型，在這些組件背后，是一系列由試驗(yàn)或者仿真數(shù)據(jù)組成的以虛擬裝配理論為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)集。這些專家可以是測(cè)試或仿真工程師。一旦這些模型被專家標(biāo)定后，他們就可以使用模板在中心組件數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)布模型。這些組件可以被用來以一種可視化的方式創(chuàng)建一個(gè)虛擬的汽車組裝模型。最后，一個(gè)龐大的分析團(tuán)隊(duì)可以使用虛擬車輛模型來評(píng)估車輛NVH性能的多個(gè)方面，如貢獻(xiàn)量分析，導(dǎo)入到NVH駕駛模擬器，通過噪聲預(yù)估等。

如何保證CTPA的試驗(yàn)精度

頻響函數(shù)的重要性：無論載荷識(shí)別還是目標(biāo)點(diǎn)NVH預(yù)測(cè)都必須要有高質(zhì)量的頻響函數(shù)，CTPA與VPA計(jì)算過程存在大量矩陣求逆，傳函中的微小誤差可能在求逆后被放大。

現(xiàn)場(chǎng)TPA在做耦合狀態(tài)傳函測(cè)試時(shí)由于尺寸空間限制，很多位置，方向無法用力錘激勵(lì)，無法滿足穩(wěn)定重復(fù)的激勵(lì)位置和激勵(lì)角度，激勵(lì)能量弱傳函相干很差。為了解決上述問題西門子開發(fā)了一些列型號(hào)的小型激振器和激振器適配底座以保證高質(zhì)量，集中能量，穩(wěn)定重復(fù)的激勵(lì)。同時(shí)在一次較為大型的CTPA，VPA試驗(yàn)中傳函的數(shù)量可能有幾百條，西門子軟件工具支持批量快速的傳函質(zhì)量檢查，如互異性，相干等。

位置精度的重要性： 頻響函數(shù)對(duì)幾何位置非常敏感，有些位置無法施加激勵(lì)/布置傳感器，有些位置不僅需要平動(dòng)自由度，還需要旋轉(zhuǎn)自由度的頻響函數(shù)。西門子的解決方案在虛擬位置轉(zhuǎn)換VPT，通過對(duì)周邊點(diǎn)的激勵(lì)和幾何信息最終合成至我們感興趣的位置。

CTPA，VPA典型應(yīng)用案例

CTPA，VPA在國(guó)外已有大量應(yīng)用案例，BMW后驅(qū)電總成CTPA，Goodyear路噪CTPA，Hyundai路噪CTPA，Aisin動(dòng)力總成CTPA, Hitachi轉(zhuǎn)向電機(jī)…國(guó)內(nèi)近兩年也有很多主機(jī)廠及零部件供應(yīng)商陸續(xù)開展該項(xiàng)工作，如感興趣請(qǐng)和我們聯(lián)系。

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