制動噪聲的案例
淺談汽車盤式制動系統(tǒng)噪聲
一 概述
汽車制動系統(tǒng)是汽車底盤系統(tǒng)中關鍵機構，其作用是使汽車以適當?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時，使汽車保持適當?shù)姆€(wěn)定速度；使汽車可靠地停在原地或者坡道上。
現(xiàn)階段伴隨人們私家車輛的不斷增多，制動噪聲引起了人們的廣泛關注，同時人們對汽車品質(zhì)要求日益提高，市場對制動噪聲也有了較高的關注度，優(yōu)秀的噪聲表現(xiàn)可以改善客戶體驗，提高產(chǎn)品競爭力，形成產(chǎn)品核心優(yōu)勢。所以對汽車制動系統(tǒng)噪聲研究有很大的必要性。
目前應用于汽車上的制動器主要有盤式制動器和鼓式制動器，相對于鼓式制動器來說盤式制動器具有水穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好、反應靈敏、散熱性能好、較大的制動力矩與尺寸比以及易于保養(yǎng)和修理的優(yōu)點，因此盤式制動器應用更加廣泛，本文主要介紹盤式制動器噪聲。
二 盤式制動噪聲分類及其概述
制動噪聲主要根據(jù)頻率大小進行劃分，制動噪聲的分布頻率很廣，超過人類一般能接收到的赫茲（20Hz-20000Hz），甚至可以從幾十赫茲到幾十萬赫茲。
展開 汽車制動噪聲測試系統(tǒng)--漢航NTS.LAB BNA介紹
一、BNA 系統(tǒng)概述
車輛制動噪聲測試（BNA）系統(tǒng)是漢航（北京）科技有限公司基于漢航NTS.LAB平臺研發(fā)的綜合性測試設備，專門應用于車輛道路試驗，核心目標是實現(xiàn)對車輛制動噪聲的全方位監(jiān)測、精準分析與數(shù)據(jù)記錄。該系統(tǒng)通過實時捕捉制動系統(tǒng)工作狀態(tài)，精確定位噪聲來源，為優(yōu)化制動系統(tǒng)設計、提升車輛性能提供關鍵數(shù)據(jù)支撐，對增強車輛駕駛舒適性與行駛安全性具有重要意義。
（一）制動噪聲分類及特征
制動噪聲根據(jù)頻率范圍、產(chǎn)生場景及聲音特征可分為三類，具體參數(shù)如下表所示：
（二）系統(tǒng)核心優(yōu)勢與測量數(shù)據(jù)
BNA系統(tǒng)可采集的核心數(shù)據(jù)包括但不限于：制動次數(shù)、制動噪聲產(chǎn)生次數(shù)、各車輪噪聲數(shù)據(jù)、輪端振動情況、剎車片溫度、制動管路壓力、車輛行駛速度、車輛加減速數(shù)據(jù)、噪聲聲壓等。其核心優(yōu)勢在于能夠：
1 助力制動系統(tǒng)優(yōu)化：支持系統(tǒng)設計改進與材料升級，精準發(fā)現(xiàn)潛在問題，提升制動系統(tǒng)性能與可靠性；
2 服務研發(fā)迭代：為后續(xù)車型研發(fā)、改進提供數(shù)據(jù)依據(jù)，助力產(chǎn)品性能持續(xù)提升；
3 改善用戶體驗：通過降低制動噪聲，顯著提升車輛駕駛舒適性；
4 全方位監(jiān)測分析：集成多類傳感器與分析模塊，實時采集數(shù)據(jù)并通過匹配算法判斷噪聲情況，實現(xiàn)制動系統(tǒng)狀態(tài)的全面把控。
二、BNA硬件系統(tǒng)
BNA硬件系統(tǒng)由數(shù)采系統(tǒng)、核心硬件設備及集成架構三部分組成，具備高精度、高穩(wěn)定性、抗干擾性強等特點，可滿足復雜道路試驗環(huán)境下的測試需求。
（一）數(shù)采系統(tǒng)——漢航Hunter Mobile系列
圖1 數(shù)采系統(tǒng)Hunter系列
漢航Hunter Mobile數(shù)采硬件是BNA硬件的核心數(shù)據(jù)采集單元，技術參數(shù)與性能優(yōu)勢突出，具體如下：
? 支持LXI總線級聯(lián)拓展，支持IEEE 1588 ptp V2精密時鐘協(xié)議，同步精度可達納秒級。
展開 汽車制動噪聲的防治
汽車制動噪聲的防治
汽車制動噪聲的防治.pdf
RecurDyn成功案例：鼓式制動系統(tǒng)的噪聲和振動分析
▎仿真過程
① 創(chuàng)建鼓式制動系統(tǒng)的 MBD 模型，包括車軸、制動蹄和鼓，以復現(xiàn)其動態(tài)行為
② 創(chuàng)建柔性體來預測鼓和蹄的變形和應力
③ 分析不同摩擦系數(shù)下鼓與蹄之間的振動特性
④ 評估具有相同摩擦系數(shù)的兩種不同設計的制動性能
▎關鍵仿真技術
多體動力學技術用于預測鼓式制動器的行為
非線性接觸算法，用于計算包括摩擦在內(nèi)的剛體和柔性體之間接觸力
多體動力學(MFBD)技術，可準確再現(xiàn)鼓和蹄的變形和應力以及制動系統(tǒng)的運動
▎工具包
RecurDyn/Professional
RecurDyn/GTire
RecurDyn/ProcessNet
▎工程問題
需要確定鼓式制動器的噪聲和振動來源并加以改善
需要早期驗證新設計是否滿足所需的制動性能規(guī)范
難以分析鼓式制動系統(tǒng)各部分的變形和應力
▎解決方案
非線性接觸算法，成功復現(xiàn)鼓與蹄接觸產(chǎn)生的振動
定量評估摩擦系數(shù)變化引起的振動特性變化
使用瞬態(tài) MFBD 技術準確預測鼓隨時間的變形和應力
使用虛擬樣機預測兩種不同設計之間的制動性能差異
▎結論
可以使用虛擬樣機在早期階段驗證新設計
仿真結果與試驗結果吻合
在RecurDyn中創(chuàng)建了制動系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型后，該模型可以在未來用于制動系統(tǒng)的進一步開發(fā)和分析
文章來源：RecurDyn軟件
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RecurDyn成功案例：鼓式制動系統(tǒng)的噪聲和振動分析
▎仿真過程
① 創(chuàng)建鼓式制動系統(tǒng)的 MBD 模型，包括車軸、制動蹄和鼓，以復現(xiàn)其動態(tài)行為
② 創(chuàng)建柔性體來預測鼓和蹄的變形和應力
③ 分析不同摩擦系數(shù)下鼓與蹄之間的振動特性
④ 評估具有相同摩擦系數(shù)的兩種不同設計的制動性能
▎關鍵仿真技術
多體動力學技術用于預測鼓式制動器的行為
非線性接觸算法，用于計算包括摩擦在內(nèi)的剛體和柔性體之間接觸力
多體動力學(MFBD)技術，可準確再現(xiàn)鼓和蹄的變形和應力以及制動系統(tǒng)的運動
▎工具包
RecurDyn/Professional
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RecurDyn/ProcessNet
▎工程問題
需要確定鼓式制動器的噪聲和振動來源并加以改善
需要早期驗證新設計是否滿足所需的制動性能規(guī)范
難以分析鼓式制動系統(tǒng)各部分的變形和應力
▎解決方案
非線性接觸算法，成功復現(xiàn)鼓與蹄接觸產(chǎn)生的振動
定量評估摩擦系數(shù)變化引起的振動特性變化
使用瞬態(tài) MFBD 技術準確預測鼓隨時間的變形和應力
使用虛擬樣機預測兩種不同設計之間的制動性能差異
▎結論
可以使用虛擬樣機在早期階段驗證新設計
仿真結果與試驗結果吻合
在RecurDyn中創(chuàng)建了制動系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型后，該模型可以在未來用于制動系統(tǒng)的進一步開發(fā)和分析
▎其他應用場景
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▎仿真過程
① 創(chuàng)建鼓式制動系統(tǒng)的 MBD 模型，包括車軸、制動蹄和鼓，以復現(xiàn)其動態(tài)行為
② 創(chuàng)建柔性體來預測鼓和蹄的變形和應力
③ 分析不同摩擦系數(shù)下鼓與蹄之間的振動特性
④ 評估具有相同摩擦系數(shù)的兩種不同設計的制動性能
▎關鍵仿真技術
多體動力學技術用于預測鼓式制動器的行為
非線性接觸算法，用于計算包括摩擦在內(nèi)的剛體和柔性體之間接觸力
多體動力學(MFBD)技術，可準確再現(xiàn)鼓和蹄的變形和應力以及制動系統(tǒng)的運動
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▎工程問題
需要確定鼓式制動器的噪聲和振動來源并加以改善
需要早期驗證新設計是否滿足所需的制動性能規(guī)范
難以分析鼓式制動系統(tǒng)各部分的變形和應力
▎解決方案
非線性接觸算法，成功復現(xiàn)鼓與蹄接觸產(chǎn)生的振動
定量評估摩擦系數(shù)變化引起的振動特性變化
使用瞬態(tài) MFBD 技術準確預測鼓隨時間的變形和應力
使用虛擬樣機預測兩種不同設計之間的制動性能差異
▎結論
可以使用虛擬樣機在早期階段驗證新設計
仿真結果與試驗結果吻合
在RecurDyn中創(chuàng)建了制動系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型后，該模型可以在未來用于制動系統(tǒng)的進一步開發(fā)和分析
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展開 基于復模態(tài)的制動盤嘯叫分析(ANSYS APDL) ￥9.9
1 背景介紹
在汽車制動過程中剎車盤和剎車片之間的摩擦會引起剎車盤劇烈而持續(xù)的振動，從而導致噪音。目前針對制動嘯叫的主要理論有：摩擦特性理論、自鎖-滑動理論、模態(tài)耦合理論、統(tǒng)一理論等。
制動噪音大致可以分為以下三類：
1 低頻噪音：出現(xiàn)頻率往往在1000Hz以下，聲音較為低沉，多為“咯嚓”聲；
2 低頻尖響：制動過程中發(fā)生尖叫，多在1000~6000Hz之間；
3 高頻尖響：頻率一般為7000Hz以上，多表現(xiàn)為“嘰嘰”聲。
本案例通過ANSYS APDL模態(tài)分析中的復模態(tài)分析，確定結構中的不穩(wěn)定模態(tài)，不穩(wěn)定模態(tài)的出現(xiàn)說明制動盤系統(tǒng)非穩(wěn)定，可能出現(xiàn)制動噪聲。如果系統(tǒng)阻尼比為正，則在制動過程中振動能量將被耗散，振幅越來越小，系統(tǒng)區(qū)域穩(wěn)定，不產(chǎn)生制動噪聲；如果系統(tǒng)阻尼比為負，制動過程中振幅不斷增大，振動能量不耗散反而不斷增大，出現(xiàn)自激勵振動現(xiàn)象，系統(tǒng)非穩(wěn)定，可能出現(xiàn)制動噪聲。
展開 邀請函|漢航公司高端結構動力學測試分析系統(tǒng)產(chǎn)品交流會
會議簡介
為增進雙方的相互了解，并向國內(nèi)工程技術人員與研發(fā)決策者介紹漢航在高精度數(shù)據(jù)采集硬件、動態(tài)信號測量分析、旋轉機械特征信號測量分析、模態(tài)試驗、聲學相機聲源定位、振動控制、發(fā)動機葉片高周疲勞、聲學控制、試驗與仿真相關性分析及模型修正、車輛NVH測試及性能測試、車輛制動噪聲測試、車輛換擋性能測試等方面的最新產(chǎn)品和技術，漢航將在下述城市舉辦為期半天的產(chǎn)品技術交流會。特邀請貴單位相關專家蒞臨指導。
汽車NVH特性研究在改進乘坐舒適性中的應用
汽車制動時產(chǎn)生的噪聲嚴重影響了車室內(nèi)乘員的舒適性，實驗證明制動噪聲主要是由于制動器摩擦元件磨損不均勻造成的，通過對制動盤等元件進行有限元分析以及它的磨損特性對產(chǎn)生噪聲的影響等問題的研究，可以改善制動工況下的整車NVH特性。
而汽車NVH分析則涉及到汽車在各級頻率的模態(tài)分析，不同路面工況激勵下的汽車振型，還有風噪、發(fā)動機噪聲、輪胎噪聲等聲學研究，這些都離不開CAE仿真分析。
從NVH的觀點來看，汽車是一個由激勵源（發(fā)動機、變速器、路面等）、振動傳遞器（由懸掛系統(tǒng)、懸置系統(tǒng)和邊接件組成）和噪聲發(fā)射器（車身）組成的系統(tǒng)。
一般來說整車NVH可細分為以下部分：
降低NVH的主要措施：
① 降低NVH源頭處輸入的力
② 提供隔離措施
③ 對車輛進行模塊化管理
④ 節(jié)點安裝到位以及動態(tài)減震等
有限元科技在為客戶進行的CAE分析項目中，進排氣系統(tǒng)是汽車噪聲的重要來源，采用Abaqus完全活順序聲固耦合分析，可以得到其中的聲壓分布，為發(fā)動機的降噪設計提供依據(jù)。
降低NVH不只是噪聲或振動的問題，是一個系統(tǒng)性的問題。例如汽車行駛時車廂噪聲大，查源頭在發(fā)動機，而這個噪聲問題可能就涉及到三個部分，一個是發(fā)動本身的噪聲大，一個是發(fā)動機懸置部件減振效果差，一個是車身前圍和地板隔音技術不好。
汽車舒適度決定著對客戶的體驗和購買行為，對動力系統(tǒng)NVH、車身NVH、底盤NVH三大部分的CAE仿真分析，能幫助汽車行業(yè)客戶有效提高產(chǎn)品的市場競爭力。
展開 ANSYS在制動尖叫
ANSYS在制動尖叫分析中的應用
制動噪聲已成為公害，其分類可分為低頻振顫及高頻尖叫，后者是噪聲治理的重點
制動尖叫問題最為復雜性，摩擦閉環(huán)耦合誘發(fā)、制動器各部件的自激振動是主要原因
制動尖叫的研究思路：通過有限元有阻尼動力分析，計算出不穩(wěn)定頻率，并通過優(yōu)化設計加以改進
模擬摩擦力：Matrix27
部件聯(lián)接：Constraint Equations
模擬制動油壓：Prestress
縮減自由度：Substructuring
利用ANSYS可方便地建立比較符合實際的制動器耦合模型
對模型進行計算分析,可以尋求通過結構 修改來消除制動尖叫的途徑, 以指導制動器的設計
在制動尖叫分析中的應用.ppt
展開 關于汽車結構有限元分析清單
–強度：裂紋、疲勞斷裂
5、車身骨架設計除考慮剛度與強度，還應注意：–不能破壞造型設計–骨架里板應考慮內(nèi)護板緊固
–用最佳截面形狀獲得最大的截面系數(shù)–滿足相鄰部件的性能要求
6、汽車結構分析分類：
1）汽車結構強度和剛度分析
靜強度失效：載荷產(chǎn)生超過屈服極限或強度極限的應力、載荷可是真的靜載，也可為動載峰值
結構變形：影響運動關系、檢查運動干涉、變形過大失效問題、世界著名案例：日本車制動油管
2）汽車結構模態(tài)分析：
屬動力學分析領域
分析結構的固有特征：固有頻率、固有振型、模態(tài)阻尼、模態(tài)剛度
廣范用于汽車結構動態(tài)特性設計
廣泛用于解決汽車結構振動噪聲問題
3）響應分析
時間響應分析：通常在時域內(nèi)求系統(tǒng)的時間相應、常用于疲勞分析、平順性分析等
頻率響應和響應譜分析：多用于隨機振動
4）溫度場計算：包括對流、傳導和輻射、發(fā)動機溫度場計算及散熱問題、保溫車（冷藏車）隔熱計算、熱應力分析
噪聲振動分析：聲場分析、空腔共鳴、制動噪聲、部件機械振動噪聲
汽車空氣動力學分析：降低空氣阻尼升力等、通風換氣、改善車身表面流場、發(fā)動機進氣及排放
5）汽車結構碰撞、沖擊分析：碰撞安全性問題、車身安全性設計、碰撞事故模擬再現(xiàn)
汽車零部件沖壓成形：成形部件設計、模具設計、分析開裂、起皺、回彈等問題
（液）流場分析：液化石油氣罐車、汽車結構可靠性分析、汽車結構優(yōu)化設計
7、汽車結構分析的力學特征分類：
線性問題計算分析
非線性問題的計算分析：幾何非線性、材料非線性、狀態(tài)非線性（接觸問題）
8、同一載荷作用下的結構，所給材料的彈性模量越大則變形值越小
更多資訊信息請關注【CAE技術聯(lián)盟】微信公眾平臺！
展開 
關于汽車結構有限元分析清單
–強度：裂紋、疲勞斷裂
5、車身骨架設計除考慮剛度與強度，還應注意：–不能破壞造型設計–骨架里板應考慮內(nèi)護板緊固
–用最佳截面形狀獲得最大的截面系數(shù)–滿足相鄰部件的性能要求
6、汽車結構分析分類：
1）汽車結構強度和剛度分析
靜強度失效：載荷產(chǎn)生超過屈服極限或強度極限的應力、載荷可是真的靜載，也可為動載峰值
結構變形：影響運動關系、檢查運動干涉、變形過大失效問題、世界著名案例：日本車制動油管
2）汽車結構模態(tài)分析：
屬動力學分析領域
分析結構的固有特征：固有頻率、固有振型、模態(tài)阻尼、模態(tài)剛度
廣范用于汽車結構動態(tài)特性設計
廣泛用于解決汽車結構振動噪聲問題
3）響應分析
時間響應分析：通常在時域內(nèi)求系統(tǒng)的時間相應、常用于疲勞分析、平順性分析等
頻率響應和響應譜分析：多用于隨機振動
4）溫度場計算：包括對流、傳導和輻射、發(fā)動機溫度場計算及散熱問題、保溫車（冷藏車）隔熱計算、熱應力分析
噪聲振動分析：聲場分析、空腔共鳴、制動噪聲、部件機械振動噪聲
汽車空氣動力學分析：降低空氣阻尼升力等、通風換氣、改善車身表面流場、發(fā)動機進氣及排放
5）汽車結構碰撞、沖擊分析：碰撞安全性問題、車身安全性設計、碰撞事故模擬再現(xiàn)
汽車零部件沖壓成形：成形部件設計、模具設計、分析開裂、起皺、回彈等問題
（液）流場分析：液化石油氣罐車、汽車結構可靠性分析、汽車結構優(yōu)化設計
7、汽車結構分析的力學特征分類：
線性問題計算分析
非線性問題的計算分析：幾何非線性、材料非線性、狀態(tài)非線性（接觸問題）
8、同一載荷作用下的結構，所給材料的彈性模量越大則變形值越小
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展開 【4月25-26日 上?！俊癓S-DYNA的NVH, 疲勞和頻域分析培訓”邀請函
培訓主要內(nèi)容：
介紹：LS-DYNA的NVH，疲勞和頻域分析功能和應用概述；
前后處理：使用LS-PrePost 的NVH界面進行關鍵字設置；使用LS-PrePost的Post功能處理頻域數(shù)據(jù)庫文件
頻域振動分析
頻率響應函數(shù)
簡諧荷載下的穩(wěn)態(tài)振動（含ERP）
隨機振動
響應譜分析（含DDAM）
頻域聲學分析
邊界元法
有限元法
聲場特征值分析
ATV和MATV技術
頻域疲勞分析
隨機振動下的疲勞分析
穩(wěn)態(tài)振動（掃頻）下的疲勞分析
時域疲勞分析
基于應力的時域疲勞分析
基于應變的時域疲勞分析
多軸疲勞
平均應力修正
動態(tài)疲勞分析
汽車NVH例子：白車身的頻率響應函數(shù)；動態(tài)剛度與噪聲傳遞函數(shù)；汽車輻射的噪聲；汽車輪胎噪聲；汽車消聲器的傳遞損失分析；汽車制動噪聲分析（Brake Squeal）
NVH新分析功能介紹：使用IGA進行NVH分析；統(tǒng)計能量法；
練習：習題；頻域關鍵字的設定；結果后處理；頻域數(shù)據(jù)庫文件
三、培訓費
培訓費(含講義資料費、培訓費、證書費，工作餐) 。3000 元/每人
以上費用不含住宿費。
培訓工作由上海仿坤軟件科技有限公司承辦，并為學員出具正式發(fā)票。
凡報名參加培訓經(jīng)考核結業(yè)的學員，均頒發(fā)上海仿坤軟件科技有限公司簽發(fā)的培訓資格證書。
四、報名方式
點擊鏈接立即報名：http://wwwwwwww.mikecrm.com/l2CqNI5
掃描下方二維碼聯(lián)系客服，或直接加客服微信：jishulink888
展開 ANSYS APDL技術展示案例介紹
我有心想從頭開始刷一遍這些驗證案例，從第一個剎車盤制動噪聲分析開始。但這工程量太大，全刷下來要是每一步都細致的寫，恐怕比各位前輩們寫的那一本《ABAQUS分析之美》的工作量還要更大了。而我只是個在ANSYS領域剛邁進門檻不久的小學生，寫到一半時間不夠，創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，估計是大概率事件。
不過沒關系，怕什么真理無窮，進一寸有一寸的歡喜。一周的空閑時間啃不明白一個案例也沒關系，那就兩周。能做一個算一個，日拱一卒嘛。就算最后沒全拱下來，收獲肯定也是不小。
如果有同好看到其中某一個案例截圖感覺心癢 提前學習了文檔中的案例，也歡迎和我交流你的收獲呀。
那么，第一個案例見。
汽車輪胎力學研究分析
該項目的實施過程為： 由 Michelin 和 Continental 根據(jù)參加者的要求提供輪胎有關的設計參數(shù)，胎面橡膠的材料特性，輪胎穩(wěn)態(tài)和動態(tài)側偏，縱滑及外傾特性；輪胎的試驗模態(tài)參數(shù)和以不同速度過障礙物的動特性；所用輪胎為 Continental 為該項目專門設計和制造的輪胎； 1.由 Michelin 和 Continental 根據(jù)參加者的要求提供輪胎有關的設計參數(shù)，胎面橡膠的材料特性，輪胎穩(wěn)態(tài)和動態(tài)側偏，縱滑及外傾特性；輪胎的試驗模態(tài)參數(shù)和以不同速度過障礙物的動特性；所用輪胎為 Continental 為該項目專門設計和制造的輪胎； 2.模型測試項目的參加者根據(jù)提供的數(shù)據(jù)辨識出輪胎模型的參數(shù)并驗證模型的正確性；并將所建模型實施到某一商業(yè)化的多體動力學軟件中； 3.組織方對模型進行測試和評價；對我國汽車工業(yè)界的產(chǎn)品開發(fā)工作定會有所幫助這方面的研究范圍包括：汽車轉向輪擺振，制動器和動力傳動系的振動與噪聲，整車的振動與噪聲，相應的各動態(tài)系統(tǒng)的減振設計理論與技術，汽車高速運動產(chǎn)生的車外噪聲場及其分析理論與控制方法等。研究的主要目的是為了提高汽車的行駛平順性、乘坐舒適性、零部件耐久性和系統(tǒng)可靠性等動態(tài)品質(zhì)，以利于保證汽車的主動安全性，也有保護環(huán)境的積極作用。
關于汽車制動器噪聲的研究，之前成功地解決了北京吉普車鼓式制動器尖叫噪聲之后，又建立了盤式制動器尖叫模態(tài)綜合分析模型，建立了一套抑制噪聲的結構設計分析方法，對于桑塔納轎車盤式制動器的尖叫問題，達到了基于理論分析一次實踐就解決問題的水平。
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