基于仿真ODS法的某SUV车NTF优化
姚笛
会计凭证怎么做夏洪兵;刘伟;魏博雄;赵鹏
【摘 要】采用有限元法进行NTF分析与优化。首先搭建某SUV车的TB模型并对TB模型进行模态试验验证,试验验证后对TB模型进行NTF分析,得到驾驶员右耳的声振灵敏度曲线,通过板件贡献量与基于仿真ODS法确定振动较大的板件与传递路径,并结合TB模态与声腔模态对驾驶员右耳的NTF曲线进行优化,提出工程可行性方案。优化后悬置副车架安装点Z向到驾驶员右耳的NTF曲线136Hz处峰值下降了5dB。
【期刊名称】《重庆理工大学学报》
【年(卷),期】罗永浩欠了多少钱?2018(032)011
【总页数】7页(P45-51)
【关键词】仿真ODS;噪声传递函数;NVH;有限元法
【作 者】夏洪兵;刘伟;魏博雄;赵鹏
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【作者单位】[1]中国汽车技术研究中心有限公司,天津300300;[1]中国汽车技术研究中心有限公司,天津300300;[1]中国汽车技术研究中心有限公司,天津300300;[2]天津科技大学,天津300000
【正文语种】中 文
【中图分类】U270.16
随着汽车使用的普及，汽车NVH性能成为新车发布的重点之一，越来越受到汽车生产商与消费者的重视。据统计，整车1/3的故障问题来源于车辆NVH问题。在新车研发过程中，汽车生产商对NVH性能开发所投入的研发成本占总研发成本的20%。汽车设计阶段控制噪声的常用方法之一是对内饰车身进行NTF分析[1-2]。讲文明知礼仪演讲稿
2011年长安汽车工程研究院丰云秀等[3]针对TB车身进行NTF分析，并结合接附点的IPI分析、声腔包络板件对驾驶员右耳处噪声的贡献量分析(后文简称板件贡献量分析)、TB模态分析、声腔模态分析，对声振灵敏度较高的接附点动刚度与辐射振动较大的车身板件进行优化。2014年华晨汽车工程研究院张秋霞等[4]针对某轿车TB模型进行NTF分析，通过板件
下一站是幸福演员表及角介绍贡献量与TB模态分析定位问题板件，对问题板件进行刚度优化，减少板件向车内的辐射振动，从而降低声振灵敏度。2015年广州汽车工程研究院张志达等[5]采用子结构综合法进行试验模型与有限元模型的混合建模，成功解决了由于车架刚度不足引起的后排加速噪声过大的问题。
在新车研发过程中，常采用NTF分析对车内噪声进行风险识别，同时结合声腔模态、TB模态、IPI分析、板件贡献量分析进行NTF优化[6-12]。根据噪声传递情况对噪声问题进行分类，可分为振动激励源、振动传递路径、振动响应。以上的NTF优化方法都是针对源与响应的问题，并没有针对振动传播路径进行控制。新车研发后期试验调校时，通常采用振动噪声峰值频率识别、断开连接部件等方法确定传递路径，采用增加吸振垫片等方法减少振动向车内的传递。但由于前期通常无法进行传递路径中问题板件的识别，限制了车内噪声的进一步控制。
1 原理阐述
Ole Dossing[13]于1989年提出了工作振型的概念(operational deflection shape，ODS)的概念。通过ODS法测得的时域波形，可以在不进行任何分析的情况下直接观察结构的变形
情况或者根据工作振型频率响应函数(operational deflection shape frequency response function，ODS FRF)、自互功率谱观察结构在各个不同频率时的振型，该振型为各阶模态影响乘以影响因子的叠加。
本文将常用的ODS分析法应用于仿真分析中，从分析结果中能清楚看到车身的振动传递路径与车内声腔的噪声传递路径，可有的放矢地进行振动传递路径的优化工作。主要工作为对某SUV进行TB车身有限元模型搭建并进行试验模态验证，对TB模型进行副车架后悬置安装点Z向激励的NTF分析并结合仿真ODS结果进行传递路径识别与优化。具体工作流程如图1所示。
图1 工作流程
1.1 NTF原理
NTF(noise transfer function)即声振传函，用于计算底盘、动力总成等接附点的声振灵敏度[7]。通过进行NTF分析，控制底盘、动力总成接附点声振灵敏度，进而实现车内降噪。进行NTF分析时，通常对底盘、动力总成接附点进行扫频激励，振动由车身进行传递，最终
通过板件与车内声腔的流固耦合，将板件振动转换为车内声腔声压传递，得到参考点NTF曲线。
汽车行驶时，车身底盘接附点、动力总成连接点受到动态激励，振动传递到车内，在驾驶员右耳处产生的结构噪声用表示[12]：
(1)
其中：为接附点i到驾驶员右耳声振传递函数； fi(ω)为接附点i受到的动态激励。
驾驶员右耳接收到的结构噪声为各个接附点受到激励后车内产生的结构噪声的叠加，可以表示为
(2)
因此，在新车设计阶段，控制底盘、动力总成与车身各个接附点的NTF曲线，对结构噪声进行定性分析即可控制风险，优化车内噪声。
1.2 ODS原理[8]
弹簧-阻尼-质量的振动系统在受到外力的作用时，其运动规律满足如下振动微分方程：
(3)
式中：[M]、[C]、[K]分别为系统的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵；{f(t)}为作用在系统的外力向量；{x(t)}为系统的位移向量。
对式(3)进行拉氏变换将时域转换为复数域得：
{[M]s2+[C]s+[K]}x(s)=F(s)
(4)
系统力-位移传函为
(5)
或
(6)
其中：分母为结构第K阶模态的动态参数；分子为对应的pr和的留数，表示结构第K阶模态的变化规律。
将式(6)与s=jω代入式(4)，得系统作用下的响应x(ω)为
( 7)
式(7)为系统在外力f(t)作用下的振动频率响应。
由于工程中工作激励{F(ω)}较难获取，因此选取结构以参考点的振动代替实际工作激励，其他点与该参考点的比值即为ODS值，即：
{Tij(ω)}={xi}/xj
(8)
式中： {Tij(ω)}为ODS值；{xi}为系统测点的响应；xj为结构参考点的响应。
2 基于模态的模型验证
2.1 TB模型搭建与模态分析
TB(trimbody)车身就是将整车从软连接(弹簧、衬套)断开，去除动力总成、底盘系统后整车的剩余部分模型。TB模型包括白车身、门盖系统、座椅系统、转向系统、副车架系统、内外饰件以及电子电器等。在TB模型搭建中，内外饰件、电子电器主要起质量作用，采用零维Mass单元模拟，通过弹性单元Rbe3与车身安装孔进行连接。车身、门盖、副车架等主要采用钣金件焊接而成。钣金件采用10 mm×10 mm的Shell单元进行模拟。车身粘胶、焊点采用六面体单元与rbe3进行模拟，胶条、缓冲块等采用弹性单元Bush进行模拟，车身缝焊采用1d单元Cweld进行模拟。模态振动为小变形振动，振动处于材料线性段范围内，因此材料选取各项同性材料。