路噪仿真
關注創建者：思而行 創建時間：2021-01-28
路噪仿真的實例教程
①對于不需要改進的白車身結構，可以利用上一代產品的NVH試驗測試數據；
②對于需要改進的動力系統、底盤系統、轉向系統等子系統，可以使用新設計方案的有限元模型；
③利用Simcenter 3D的混合建模技術，將試驗仿真模型裝配成整車系統級NVH模型，從而實現設計階段快速、準確預測新車型的NVH性能。
新車型整車NVH開發建模流程
2）整車路噪仿真
路噪是汽車高速行駛過程中的一個主要噪聲源，越來越多的受到各汽車主機廠以及輪胎等零部件供應商的關注。對于整車路噪仿真，涉及輪胎及內飾車身精確仿真建模困難、整車有限元模型計算量大等問題,導致整車路噪仿真不易實現。
Simcenter 3D整車路噪仿真建模流程
Simcenter3D系統級NVH和混合建模技術，可以完美的解決整車路噪仿真過程中所面臨的建模困難及計算量大的問題。在Simcenter3D整車路噪仿真建模過程中，輪胎、內飾車身等部件可以采用真實的試驗測試數據來代替；需要詳細優化設計的副車架/轉向架、懸置等系統，可以分別采用有限元仿真模型與彈簧阻尼單元來模擬；路面載荷可以采用基于試驗數據的載荷識別技術得到，最后利用Simcenter3D系統級NVH和混合建模技術預測整車的路噪水平，并對副車架及懸置參數進行快速優化。
5 典型客戶案例
泛亞汽車技術中心-基于混合建模技術進行后橋優化設計
泛亞汽車技術中心，利用Simcenter 3D中的混合建模技術，將后橋局部優化問題的整車分析模型進行簡化，其中用傳遞函數代替整車內飾車身的詳細有限元模型，底盤敏感部分用有限元模型描述，以此方式提升仿真優化效率，此方法同樣適用于試驗和CAE混合模型的建立及應用。
展開 該方案結合了MSC Nastran線性、非線性功能，分享了車輛開發中的典型工況、評價標準；結合新能源動力系統特點，揭示動力懸置系統開發中需要考慮技術難點、以及如何在MSC Nastran中實現；針對路面不平度激勵，演示基于輪胎模型，提升仿真精度；針對一體化鑄造車身、懸架系統鑄造件、電池包等系統引起的模型規模增大問題，介紹外部超單元、自動部件模態綜合法、高性能計算設置等關鍵技術幫助企業解決開發中的問題。
本期海克斯康直播講堂請到了汽車仿真技術專家李保國老師為我們帶來新能源汽車車身、底盤解決方案，從車身、底盤、整車結構等方面為您帶來一場技術與干貨的分享，趕快報名吧！
9月12日 14:00
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?? 基于同一軟件實現整車強度、剛度、NVH仿真等；
?? 基于有限元模型的動力學懸置系統開發；
?? 精確的輪胎模型，提升路噪仿真精度；
?? 電池包、鑄造車身等引起的模型規模增大解決方案。
李保國
海克斯康汽車仿真技術專家
北京理工大學車輛工程碩士。具有超過20年結構有限元、車輛振動噪聲分析相關經驗，結構力學、系統動力學、試驗與優化工程經驗豐富。深入支持過工業領域多家客戶的MSC Nastran、多體、優化軟件培訓工作和支持項目。熟悉質量工程、六西格瑪、魯棒性開發理論，結合有限元結構力學為多家企業提供工程服務。精通企業流程再造、質量配置開發，為企業提供仿真數據管理、流程自動化封裝服務。
展開 結合實測軸頭振動及車內噪聲測試數據，對路噪 仿真模型進行調整巴，保證仿真模型的準確性。軸頭振 動輸入位置及車內噪聲仿真位置需確保與試驗測點位 置保持一致。整車路噪仿真模型示意圖，如圖7所示。
針對后排噪聲40Hz及80Hz間問題進行仿真模態 數據分析，通過查看模態數據發現，在40Hz附近后背 門存在彈性體模態，在80Hz后地板存在局部模態。依 據模態分析結果確定2種優化方案。
3.4.1后背門添加動力吸振器方案
通過查看模態分析云圖確定吸振器安裝位置，考 慮到整車輕量化問題，原則上吸振器質量≤1kg,基于 噪峰值及后背門模態分析確定吸振器頻率為51Hz。
吸振器完成樣件后進行整車安裝狀態測試 ，通過調整質量塊質鼙及橡膠剛度 ，確保整車狀態下吸振器頻率 為 51Hz．．樣件確定后 需進行實乍效果驗證 ，測試結果如圖 8所示。
從圖8可以看出，增加吸振器后車內噪聲低頻階 段改善不明顯，考慮到整車輕量化問題，不能再進行質量提升，故此方案暫不采用。
3.4.2 增加電池支架方案
此車型電池包布置在車身地板下方。觀察路噪仿 真模型模態分析結果可知，在200Hz內存在多階車身 地板模態，由此設計增加電池支架，從而間接增加車身 地板剛度，利于仿真軟件進行優化方案設計并依據路 噪仿真模型進行方案效果初步驗證。經過設計方案仿 真驗證，最終選定優化方案，如圖9所示。
原方案及優化方案車內噪聲仿真對比數據，如圖 10所示，在100Hz以內優化方案相對于原方案車內噪 聲有明顯降低，幅值降低可達8B。確定實施此方案并 進行樣件制作，后續需進行實車效果驗證。
展開 早就希望趕快完成整車路噪分析的程序（分為三部分：2.2.3 Transfer Path、1.5 Tire、1.6 Road）去做風噪與電機振動噪聲，但實在無法早點完成，原因有很多，最主要是需要多個項目來驗證其準確性。
在我看來，準確性是CAE分析的立足之本，在完成多個項目的整車路噪分析與測試后，可以驗證本人探索出的技術路線和開發的程序還是比較可靠的。
本文中示意圖均采用公開發表的論文和文檔的類似圖片。
說明：
本文中的整車路噪分析全稱是基于路面譜和模態輪胎的整車噪聲與振動隨機分析，對應的整車性能試驗是NVH路面（光滑和粗糙）整車路噪試驗。相對于現在流行的基于軸頭（SPINDLE）激勵的整車路噪分析，本文所述的方法CAE手段使用更加純粹，可以在開發前期介入，且精度與之相當，應用更加廣泛，可以充分發揮CAE分析的優勢（路面激勵和輪胎模型可以獨立使用到不同項目）。兩者優劣對比可參考：誤入CAE的程序員寫的《我們為什么要做虛擬路譜激勵的整車路噪仿真？》。
轉向節加速度響應的分析與測試結果對比示例：
駕駛員外耳聲壓響應的分析與測試結果對比示例：
整車路噪傳遞路徑分析在本人開發的程序中主要涉及三個模塊：傳遞路徑 2.2.3 Transfer Path、輪胎建模 1.5 Tire、路面數據處理 1.6 Road。
整車路噪傳遞路徑分析采用OPTISTRUCT求解（建議使用2019.1.1及以后版本），單純的整車路噪分析可采用NASTRAN或OPTISTRUCT求解，程序開發采用 C++/Python。
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?? 精確的輪胎模型，提升路噪仿真精度；
?? 電池包、鑄造車身等引起的模型規模增大解決方案。
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北京理工大學車輛工程碩士。
整車路噪仿真模型示意圖，如圖7所示。
針對后排噪聲40Hz及80Hz間問題進行仿真模態 數據分析，通過查看模態數據發現，在40Hz附近后背 門存在彈性體模態，在80Hz后地板存在局部模態。依 據模態分析結果確定2種優化方案。
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兩者優劣對比可參考：誤入CAE的程序員寫的《我們為什么要做虛擬路譜激勵的整車路噪仿真？》。
汽車行業的CAE工程師，如果不搞點整車路噪風噪仿真，不搞點整車瞬態疲勞分析，不搞點多重高度非線性分析，基本上都不敢出去見人了。
看到大家都在如火如荼的研究這些高大上的分析項，我反而產生了一個疑問：那些最基本的分析項，我們真的掌握了嗎？
二、車身模態分析我們真的會做嗎
對于最簡單的TB車身模態分析，大家都知道一彎和一扭模態頻率要避開內燃機怠速二階激勵。
