關(guān)于車輛NVH性能的CAE分析流程總結(jié)
車外噪聲的來源主要由兩部分組成,其一是各空氣聲源產(chǎn)生的噪聲傳播到響應(yīng)點,其二是由振動源產(chǎn)生的振動傳播到車體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致車體壁板的振動向外輻射噪聲,因此要進行車外噪聲的CAE分析就要分別對這兩個部分進行分析。
結(jié)構(gòu)模型建立
要進行車輛的NVH性能分析首先要建立車輛的基本結(jié)構(gòu)模型,利用CAD的設(shè)計手段得到車輛的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),主要為車體結(jié)構(gòu)、動力總成模型、懸架系統(tǒng)模型、行駛系統(tǒng)模型等。與結(jié)構(gòu)強度的CAE分析不同,進行NVH性能分析時,主要考慮對車輛的振動和噪聲情況相關(guān)的零部件及結(jié)構(gòu),對這些性能的影響較小的部件可以進行簡化處理。
在結(jié)構(gòu)模型的建立中,對于車體結(jié)構(gòu)模型應(yīng)將板件、梁、加強筋、車門、玻璃、內(nèi)飾結(jié)構(gòu)進行保留,對于螺釘、掛鉤等緊固件和附加件可以進行簡化。對于動力總成模型、行駛系統(tǒng)模型等,保留其連接位置和外形結(jié)構(gòu),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可進行簡化,懸架系統(tǒng)對于車輛的振動情況有很大的影響,要保留其內(nèi)部結(jié)構(gòu)(彈簧、減振器等)以便進行分析。
結(jié)構(gòu)有限元分析
在建立結(jié)構(gòu)模型之后,為分析車輛的振動和噪聲特性,首先要對車輛進行結(jié)構(gòu)有限元分析。
對車體結(jié)構(gòu)模型劃分網(wǎng)格,利用面單元、梁單元等將車體結(jié)構(gòu)劃分為適當(dāng)大小的網(wǎng)格,網(wǎng)格大小保證在分析的最高頻率對應(yīng)波長內(nèi)有6個單元。計算車體結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù),在車體的懸置連接位置輸入激勵力,計算車體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)情況。
對懸架系統(tǒng)和駕駛室懸置系統(tǒng)應(yīng)利用多體動力學(xué)軟件進行分析,計算懸架系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)及受到地面激勵和動力系統(tǒng)激勵情況下的響應(yīng)情況。
聲學(xué)特性分析
要計算車外響應(yīng)點位置的噪聲情況,就要在車外建立響應(yīng)場點,利用聲音的傳播理論計算噪聲源和振動源產(chǎn)生的聲音通過空氣的傳播在響應(yīng)位置產(chǎn)生的聲音疊加的結(jié)果。
在車輛的各個激勵點位置輸入激勵信號,如在駕駛室懸置位置、懸架位置輸入振動激勵信號,在動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等位置輸入聲學(xué)激勵信號,計算車外響應(yīng)點的聲學(xué)響應(yīng)情況。
由于有限元分析和邊界元分析的應(yīng)用范圍主要為低頻段,所以要利用車輛的統(tǒng)計能量模型進行統(tǒng)計能量分析,計算車輛在中高頻范圍內(nèi)的噪聲響應(yīng)情況,利用車輛的結(jié)構(gòu)模型和聲腔模型為基礎(chǔ)建立統(tǒng)計能量模型,并計算各統(tǒng)計能量子系統(tǒng)之間的傳遞因子,從而計算車外的響應(yīng)情況。
基于NVH特性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
根據(jù)計算得到的車輛結(jié)構(gòu)和聲學(xué)模態(tài)參數(shù)、響應(yīng)情況,對車體結(jié)構(gòu)進行靈敏度分析,找到對于車輛噪聲和振動情況影響較大的位置和結(jié)構(gòu)。建立以NVH及其他動態(tài)性能為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,采用各種優(yōu)化方法對車輛結(jié)構(gòu)進行動態(tài)修改,直到得到滿足NVH性能要求的車輛結(jié)構(gòu),并根據(jù)此結(jié)構(gòu)對原始模型進行修改。
此階段的設(shè)計和分析應(yīng)同時進行,設(shè)計人員將車型的系統(tǒng)和部件等設(shè)計出后,建立CAE模型,并對其進行計算。當(dāng)計算結(jié)果不能滿足要求時,應(yīng)對模型進行修改,直至得到滿足要求的結(jié)構(gòu)模型,再將此模型返回到車型的結(jié)構(gòu)上,檢驗是否能夠滿足其他方面的要求,如空間、成本和重量等因素,如此反復(fù),直至兩方面都能夠滿足要求為止。
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