基于NVH Director的 Trimmed Body聲學(xué)靈敏度分析及優(yōu)化

2016-11-07  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

基于NVH Directord Trimmed Body聲學(xué)靈敏度分析及優(yōu)化 

Acoustic Sensitivity Analysis of Trimmed Body Based on NVH Director

 

呼華斌 李暢 田冠男

奇瑞汽車股份有限公司  安徽蕪湖 241000

 

摘 要:應(yīng)用Altair公司的NVH Director工具,分析車身關(guān)鍵接附點(diǎn)對駕駛員右耳處的聲學(xué)靈敏度,對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理診斷,找出超出響應(yīng)目標(biāo)值的頻率及相關(guān)板塊,并研究改進(jìn)趨勢,為新產(chǎn)品NVH性能開發(fā)提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵字:NVH Director 聲學(xué)靈敏度 Trimmed Body 優(yōu)化

Abstract: With Altair NVH Director, this paper focuses on analyzing the acoustic response sensitivity of the key attachment point to Driver’s right ear. The panel contribution is analyzed at the peaks which don't meet the target. Then the optimization is attempted to reinforced several weakest panels.

Key words:NVH Director, Acoustic sensitivity, Trimmed Body, Optimization

 

1. 概述

 

   Trimmed Body振動噪聲特性和整車NVH性能密切相關(guān),其 NVH性能是整車開發(fā)的重要內(nèi)容。車身的模態(tài)頻率和振型直接反映車身的動態(tài)性能,不論是來自路面的激勵,還是發(fā)動機(jī)的激勵都是通過車身傳遞給乘員,所以開發(fā)出合理的車身結(jié)構(gòu)對提高整車的NVH性能有重要作用。Trimmed Body模型不僅可用于各種工況下激勵的聲振傳遞函數(shù)及舒適性研究,同時(shí)對NVH目標(biāo)設(shè)定有著非常關(guān)鍵的作用,所以Trimmed Body的概念在汽車業(yè)被廣泛應(yīng)用。

   因Trimmed Body模型搭建及分析周期較長,所以給各主機(jī)廠NVH性能開發(fā)帶來了較大的困擾。NVH Director高度集成于HyperMesh,采用全新的模型裝配環(huán)境,可方便實(shí)現(xiàn)模型交換、模型管理以及流程式工況設(shè)定。使用自帶加速功能(AMSE:Automatic Multilevel Substructuring Eigen Solver)的Optistruct求解器可快速求解,集成的后處理及診斷工具方便問題判斷及改進(jìn),為NVH性能開發(fā)帶來了極大的便利性。

 

2.車內(nèi)聲學(xué)靈敏度分析

 

   車內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲產(chǎn)生的原理是振動源將振動傳遞至車身,引起車身壁板的振動,從而產(chǎn)生噪聲聲波,并通過車內(nèi)空氣傳遞到人耳。聲學(xué)靈敏度是指單位激勵力作用在底盤與車身的連接點(diǎn)時(shí),車內(nèi)乘員人耳處測量到的聲壓級。降低車身聲學(xué)靈敏度對于降低車內(nèi)噪聲意義重大。所以輸入與輸出的傳遞函數(shù)即為聲學(xué)靈敏度

。

   

 

   其中

 

3.Trimmed Body模型建立

 

   為考慮Trimmed Body模型更新時(shí)的方便,將Trimmed Body進(jìn)行了表1所示的分裝。圖1中前處理流程是NVH Director中進(jìn)行裝配建模時(shí)的步驟。

表1 Trimmed Body主要主系統(tǒng)

 

Fig.1 Assembly and Analysis Flow Chart in NVH Director

 

   為考慮Trimmed Body模型更新時(shí)的方便,將Trimmed Body進(jìn)行了表1所示的分裝。圖1中前處理流程是NVH Director中進(jìn)行裝配建模時(shí)的步驟。

圖2  Trimmed Body裝配模型

Fig. 2  Trimmed Body Model

 

4.聲學(xué)靈敏度分析及優(yōu)化

 

   模型建好后按照圖1流程進(jìn)行分析和優(yōu)化。

 

4.1工況設(shè)定

 

   為研究隨機(jī)路面激勵下車身對車內(nèi)噪聲的影響,本文工況設(shè)定為:激勵點(diǎn)為前后彈簧座處,共四個(gè)點(diǎn),激勵方向?yàn)閄、Y、Z三個(gè)方向,激勵幅值為單位激勵;響應(yīng)為駕駛員右耳處響應(yīng)的聲壓級,如圖3所示。

計(jì)算中采用模態(tài)頻率響應(yīng)法,響應(yīng)輸出頻段為1-100Hz,步長為1Hz,其中結(jié)構(gòu)模態(tài)計(jì)算頻率1-150Hz,流體模態(tài)計(jì)算頻率為1-300Hz。使用OptiStruct求解器。

Fig. 3 Boundary Condition

 

4.2聲學(xué)響應(yīng)結(jié)果

圖4 聲學(xué)響應(yīng)結(jié)果 Fig.4 acoustic response

   圖4中給出了四個(gè)彈簧座各個(gè)方向單位激勵下的聲壓響應(yīng)曲線,可以看出,多處響應(yīng)峰值超過目標(biāo)值。其中左后彈簧座響應(yīng)最大,本文選擇對左后彈簧座Z向激勵下的響應(yīng)曲線進(jìn)行分析。從曲線可以看到,34Hz、46Hz、57Hz、70Hz處超出目標(biāo)值。這些頻率處在實(shí)車中可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)噪聲。

 

4.3聲學(xué)靈敏度分析優(yōu)化

 

   針對以上不合格頻段,計(jì)算其結(jié)構(gòu)模態(tài)和聲學(xué)模態(tài)參與因子及主要車身板塊的聲學(xué)貢獻(xiàn)量,分析該頻率處的模態(tài)振型及貢獻(xiàn)來源,得出聲學(xué)響應(yīng)影響最大的板塊和結(jié)構(gòu)模態(tài),為設(shè)計(jì)提出更為明確的弱點(diǎn)分析及改進(jìn)方向。

   以57Hz峰值為例,其模態(tài)貢獻(xiàn)量影響最大的為56.2Hz處中地板及衣帽架周圍結(jié)構(gòu)處,如圖4所示。同理找出其他峰值模態(tài)及板塊貢獻(xiàn)量,針對這些峰值的主要模態(tài)相關(guān)板件進(jìn)行加強(qiáng),即衣帽架本體,中地板,流水槽等不合格板塊的彈性模量值增加至5倍彈性模量,研究其剛度加強(qiáng)對聲學(xué)靈敏度的影響趨勢。從圖5分析結(jié)果對比可以看出,以上加強(qiáng)措施對聲壓響應(yīng)起到較好的改進(jìn)效果。可根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)需求,對上以問題板塊以55 聲壓級為約束條件進(jìn)行形貌優(yōu)化或局部增加瀝青板來達(dá)到最佳改進(jìn)效果。

 

圖5  結(jié)果后處理 Fig.5  Contribution Analysis

圖6 加強(qiáng)前后聲學(xué)靈敏度對比 Fig.6 Result after Reinforcment

5.結(jié)論

 

   新車型開發(fā)中,對車身主要接附點(diǎn)進(jìn)行聲學(xué)靈敏度分析可直觀預(yù)測數(shù)字樣車的NVH特性,通過模態(tài)及板塊貢獻(xiàn)量分析可對結(jié)構(gòu)改進(jìn)起到重要的指導(dǎo)作用。NVH Director做為專業(yè)的NVH仿真工具,整合NVH分析所需要的數(shù)據(jù)、工具、流程,能夠在產(chǎn)新品NVH性能開發(fā)中為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供改進(jìn)方向,提高工作效率。

 

6. 參考文獻(xiàn)

 

[1] 龐劍,諶剛,何華,汽車噪聲與振動——理論與應(yīng)用,北京理工大學(xué)出版社,2005

[2] 劉濤,顧彥,丁平,姚路,板塊貢獻(xiàn)量分析在汽車振動噪聲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,MSC.Software 中國用戶論文集,2003

[3] 傅志方,華宏星,模態(tài)分析與理論應(yīng)用,上海交通大學(xué)出版社,2000

[4] Guan Jianmin,《NVH Director training》 ,2012

[5] 奇瑞汽車股份有限公司,《CAE設(shè)計(jì)仿真和方法部-Trimmed Body建模及仿真流程》,2013

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