路噪仿真的案例
Simcenter 3D實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合—試驗(yàn)與仿真混合建模 附Simcenter 3D多體動(dòng)力學(xué)及疲勞
①對(duì)于不需要改進(jìn)的白車身結(jié)構(gòu)，可以利用上一代產(chǎn)品的NVH試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)；
②對(duì)于需要改進(jìn)的動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等子系統(tǒng)，可以使用新設(shè)計(jì)方案的有限元模型；
③利用Simcenter 3D的混合建模技術(shù)，將試驗(yàn)仿真模型裝配成整車系統(tǒng)級(jí)NVH模型，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段快速、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)新車型的NVH性能。
新車型整車NVH開發(fā)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(gè)主要噪聲源，越來(lái)越多的受到各汽車主機(jī)廠以及輪胎等零部件供應(yīng)商的關(guān)注。對(duì)于整車路噪仿真，涉及輪胎及內(nèi)飾車身精確仿真建模困難、整車有限元模型計(jì)算量大等問題,導(dǎo)致整車路噪仿真不易實(shí)現(xiàn)。
Simcenter 3D整車路噪仿真建模流程
Simcenter3D系統(tǒng)級(jí)NVH和混合建模技術(shù)，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(jì)算量大的問題。在Simcenter3D整車路噪仿真建模過程中，輪胎、內(nèi)飾車身等部件可以采用真實(shí)的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)代替；需要詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的副車架/轉(zhuǎn)向架、懸置等系統(tǒng)，可以分別采用有限元仿真模型與彈簧阻尼單元來(lái)模擬；路面載荷可以采用基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的載荷識(shí)別技術(shù)得到，最后利用Simcenter3D系統(tǒng)級(jí)NVH和混合建模技術(shù)預(yù)測(cè)整車的路噪水平，并對(duì)副車架及懸置參數(shù)進(jìn)行快速優(yōu)化。
5 典型客戶案例
泛亞汽車技術(shù)中心-基于混合建模技術(shù)進(jìn)行后橋優(yōu)化設(shè)計(jì)
泛亞汽車技術(shù)中心，利用Simcenter 3D中的混合建模技術(shù)，將后橋局部?jī)?yōu)化問題的整車分析模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，其中用傳遞函數(shù)代替整車內(nèi)飾車身的詳細(xì)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(yōu)化效率，此方法同樣適用于試驗(yàn)和CAE混合模型的建立及應(yīng)用。
展開 直播預(yù)告 | 新能源車車身與底盤解決方案與案例分享
該方案結(jié)合了MSC Nastran線性、非線性功能，分享了車輛開發(fā)中的典型工況、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；結(jié)合新能源動(dòng)力系統(tǒng)特點(diǎn)，揭示動(dòng)力懸置系統(tǒng)開發(fā)中需要考慮技術(shù)難點(diǎn)、以及如何在MSC Nastran中實(shí)現(xiàn)；針對(duì)路面不平度激勵(lì)，演示基于輪胎模型，提升仿真精度；針對(duì)一體化鑄造車身、懸架系統(tǒng)鑄造件、電池包等系統(tǒng)引起的模型規(guī)模增大問題，介紹外部超單元、自動(dòng)部件模態(tài)綜合法、高性能計(jì)算設(shè)置等關(guān)鍵技術(shù)幫助企業(yè)解決開發(fā)中的問題。
本期?？怂箍抵辈ブv堂請(qǐng)到了汽車仿真技術(shù)專家李保國(guó)老師為我們帶來(lái)新能源汽車車身、底盤解決方案，從車身、底盤、整車結(jié)構(gòu)等方面為您帶來(lái)一場(chǎng)技術(shù)與干貨的分享，趕快報(bào)名吧！
9月12日 14:00
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直播內(nèi)容聚焦
?? 基于同一軟件實(shí)現(xiàn)整車強(qiáng)度、剛度、NVH仿真等；
?? 基于有限元模型的動(dòng)力學(xué)懸置系統(tǒng)開發(fā)；
?? 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(guī)模增大解決方案。
李保國(guó)
?？怂箍灯?em>仿真技術(shù)專家
北京理工大學(xué)車輛工程碩士。具有超過20年結(jié)構(gòu)有限元、車輛振動(dòng)噪聲分析相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)力學(xué)、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、試驗(yàn)與優(yōu)化工程經(jīng)驗(yàn)豐富。深入支持過工業(yè)領(lǐng)域多家客戶的MSC Nastran、多體、優(yōu)化軟件培訓(xùn)工作和支持項(xiàng)目。熟悉質(zhì)量工程、六西格瑪、魯棒性開發(fā)理論，結(jié)合有限元結(jié)構(gòu)力學(xué)為多家企業(yè)提供工程服務(wù)。精通企業(yè)流程再造、質(zhì)量配置開發(fā)，為企業(yè)提供仿真數(shù)據(jù)管理、流程自動(dòng)化封裝服務(wù)。
展開 某型電動(dòng)汽車路噪性能優(yōu)化
結(jié)合實(shí)測(cè)軸頭振動(dòng)及車內(nèi)噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)路噪 仿真模型進(jìn)行調(diào)整巴，保證仿真模型的準(zhǔn)確性。軸頭振 動(dòng)輸入位置及車內(nèi)噪聲仿真位置需確保與試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)位 置保持一致。整車路噪仿真模型示意圖，如圖7所示。
針對(duì)后排噪聲40Hz及80Hz間問題進(jìn)行仿真模態(tài) 數(shù)據(jù)分析，通過查看模態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在40Hz附近后背 門存在彈性體模態(tài)，在80Hz后地板存在局部模態(tài)。依 據(jù)模態(tài)分析結(jié)果確定2種優(yōu)化方案。
3.4.1后背門添加動(dòng)力吸振器方案
通過查看模態(tài)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(zhì)量≤1kg,基于 噪峰值及后背門模態(tài)分析確定吸振器頻率為51Hz。
吸振器完成樣件后進(jìn)行整車安裝狀態(tài)測(cè)試 ，通過調(diào)整質(zhì)量塊質(zhì)鼙及橡膠剛度 ，確保整車狀態(tài)下吸振器頻率 為 51Hz．．樣件確定后 需進(jìn)行實(shí)乍效果驗(yàn)證 ，測(cè)試結(jié)果如圖 8所示。
從圖8可以看出，增加吸振器后車內(nèi)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(jìn)行質(zhì)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(tài)分析結(jié)果可知，在200Hz內(nèi)存在多階車身 地板模態(tài)，由此設(shè)計(jì)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(jìn)行優(yōu)化方案設(shè)計(jì)并依據(jù)路 噪仿真模型進(jìn)行方案效果初步驗(yàn)證。經(jīng)過設(shè)計(jì)方案仿 真驗(yàn)證，最終選定優(yōu)化方案，如圖9所示。
原方案及優(yōu)化方案車內(nèi)噪聲仿真對(duì)比數(shù)據(jù)，如圖 10所示，在100Hz以內(nèi)優(yōu)化方案相對(duì)于原方案車內(nèi)噪 聲有明顯降低，幅值降低可達(dá)8B。確定實(shí)施此方案并 進(jìn)行樣件制作，后續(xù)需進(jìn)行實(shí)車效果驗(yàn)證。
展開 整車路噪傳遞路徑分析（2.2.3 Transfer Path - Road Noise）
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(fēng)噪與電機(jī)振動(dòng)噪聲，但實(shí)在無(wú)法早點(diǎn)完成，原因有很多，最主要是需要多個(gè)項(xiàng)目來(lái)驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。
在我看來(lái)，準(zhǔn)確性是CAE分析的立足之本，在完成多個(gè)項(xiàng)目的整車路噪分析與測(cè)試后，可以驗(yàn)證本人探索出的技術(shù)路線和開發(fā)的程序還是比較可靠的。
本文中示意圖均采用公開發(fā)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(tài)輪胎的整車噪聲與振動(dòng)隨機(jī)分析，對(duì)應(yīng)的整車性能試驗(yàn)是NVH路面（光滑和粗糙）整車路噪試驗(yàn)。相對(duì)于現(xiàn)在流行的基于軸頭（SPINDLE）激勵(lì)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(fā)前期介入，且精度與之相當(dāng)，應(yīng)用更加廣泛，可以充分發(fā)揮CAE分析的優(yōu)勢(shì)（路面激勵(lì)和輪胎模型可以獨(dú)立使用到不同項(xiàng)目）。兩者優(yōu)劣對(duì)比可參考：誤入CAE的程序員寫的《我們?yōu)槭裁匆鎏摂M路譜激勵(lì)的整車路噪仿真？》。
轉(zhuǎn)向節(jié)加速度響應(yīng)的分析與測(cè)試結(jié)果對(duì)比示例：
駕駛員外耳聲壓響應(yīng)的分析與測(cè)試結(jié)果對(duì)比示例：
整車路噪傳遞路徑分析在本人開發(fā)的程序中主要涉及三個(gè)模塊：傳遞路徑 2.2.3 Transfer Path、輪胎建模 1.5 Tire、路面數(shù)據(jù)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(fā)采用 C++/Python。
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我們真的會(huì)做最基本的CAE分析嗎 ？
一、引子
前幾天在模態(tài)空間微信群里面看到群主譚祥軍在幫人發(fā)汽車CAE人員招聘信息，要求掌握整車高速擺振分析和啟停/急加油/急減油整車振動(dòng)仿真分析（實(shí)際上是某個(gè)項(xiàng)目要求的人員資歷，譚祥軍注），不由得感慨萬(wàn)千。
這兩個(gè)分析，在我看來(lái)是難度極大，且沒有成熟的解決方案，沒想到都變成招聘時(shí)的基本要求。最近兩年，我們的自主汽車品牌剛剛開始走高端路線，但我們的CAE分析已經(jīng)提前高端化了。
汽車行業(yè)的CAE工程師，如果不搞點(diǎn)整車路噪風(fēng)噪仿真，不搞點(diǎn)整車瞬態(tài)疲勞分析，不搞點(diǎn)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(xiàng)，我反而產(chǎn)生了一個(gè)疑問：那些最基本的分析項(xiàng)，我們真的掌握了嗎？
二、車身模態(tài)分析我們真的會(huì)做嗎
對(duì)于最簡(jiǎn)單的TB車身模態(tài)分析，大家都知道一彎和一扭模態(tài)頻率要避開內(nèi)燃機(jī)怠速二階激勵(lì)。但是對(duì)于純電動(dòng)車，驅(qū)動(dòng)電機(jī)根本不存在怠速情況，那么TB模態(tài)應(yīng)該如何規(guī)劃？行業(yè)內(nèi)一直沒有一個(gè)明確的結(jié)論。
在我看來(lái)，電機(jī)雖然沒有怠速工況，但是大部分電動(dòng)汽車仍然設(shè)計(jì)了低速蠕行工況。電機(jī)的低階機(jī)械激勵(lì)應(yīng)該是以一階激勵(lì)為主（轉(zhuǎn)子偏心或者電機(jī)軸和減速器軸不對(duì)中都產(chǎn)生一階激勵(lì)）；此外還可能存在少量二階激勵(lì)（電機(jī)軸和減速器軸在花鍵連接處如果有夾角就會(huì)產(chǎn)生二階扭矩波動(dòng)激勵(lì)，類似十字軸萬(wàn)向節(jié)的效果）。所以我認(rèn)為TB車身的一彎和一扭模態(tài)頻率應(yīng)該高于蠕行時(shí)電機(jī)的一階和二階諧頻，最好保持3Hz以上的分離。
那電動(dòng)汽車的TB模態(tài)頻率是不是應(yīng)該高呢？我個(gè)人認(rèn)為做高TB模態(tài)頻率并無(wú)必要。我曾經(jīng)分析過某款電動(dòng)車的車身，感覺這個(gè)車身模態(tài)頻率是刻意控制在一個(gè)不太高的水平的，大概是控制到低于25km/h車速行駛時(shí)的電機(jī)一階諧頻。
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