愛華網(wǎng)基于NVH DirectordTrimmedBody聲學(xué)靈敏度分析及優(yōu)化
AcousticSensitivity Analysis of Trimmed Body Based on NVHDirector
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NVHDirector工具，分析車身關(guān)鍵接附點對駕駛員右耳處的聲學(xué)靈敏度，對計算結(jié)果進行后處理診斷，找出超出響應(yīng)目標值的頻率及相關(guān)板塊，并研究改進趨勢，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 sensitivityof the key attachment point to Driver’s right ear. The panelcontribution is analyzed at the peaks which don't meet the target.Then the optimization is attempted to reinforced several weakestpanels.
Key words: NVH Director, Acoustic sensitivity,Trimmed Body, Optimization
1. 概述
TrimmedBody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。TrimmedBody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，同時對NVH目標設(shè)定有著非常關(guān)鍵的作用，所以TrimmedBody的概念在汽車業(yè)被廣泛應(yīng)用。
因TrimmedBody模型搭建及分析周期較長，所以給各主機廠NVH性能開發(fā)帶來了較大的困擾。NVHDirector高度集成于HyperMesh，采用全新的模型裝配環(huán)境，可方便實現(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：AutomaticMultilevel Substructuring EigenSolver）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，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時，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。
其中為接受點聲壓，輸入點激勵力。單位為，若接受點為聲壓級時，單位為。一般應(yīng)小于55。
3.TrimmedBody模型建立
為考慮Trimmed Body模型更新時的方便，將Trimmed Body進行了表1所示的分裝。圖1中前處理流程是NVHDirector中進行裝配建模時的步驟。
表1 Trimmed Body主要主系統(tǒng)
子系統(tǒng) | 內(nèi)容 |
白車身 | 包括白車身骨架及和其相連接的附件質(zhì)量點相關(guān)單元 |
開啟件 | 包括開啟件骨架及附件質(zhì)量點相關(guān)單元和密封條單元 |
內(nèi)飾件 | 包括座骨架模型及附件質(zhì)量點相關(guān)單元等 |
底盤 | 包括踏板、油箱、車身側(cè)懸置支架、轉(zhuǎn)向管柱等 |
聲腔 | 包括座椅及車身聲腔模型 |
圖1 NVH Director建模及分析流程
Fig.1 Assembly and AnalysisFlow Chart in NVH Director
為考慮Trimmed Body模型更新時的方便，將Trimmed Body進行了表1所示的分裝。圖1中前處理流程是NVHDirector中進行裝配建模時的步驟。
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流程進行分析和優(yōu)化。
4.1工況設(shè)定
為研究隨機路面激勵下車身對車內(nèi)噪聲的影響，本文工況設(shè)定為：激勵點為前后彈簧座處，共四個點，激勵方向為X、Y、Z三個方向，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)計算頻率1-150Hz，流體模態(tài)計算頻率為1-300Hz。使用OptiStruct求解器。
圖3 工況設(shè)定
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 |
4.3聲學(xué)靈敏度分析優(yōu)化
針對以上不合格頻段，計算其結(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)貢獻量，分析該頻率處的模態(tài)振型及貢獻來源，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)計提出更為明確的弱點分析及改進方向。
以57Hz峰值為例，其模態(tài)貢獻量影響最大的為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)及板塊貢獻量，針對這些峰值的主要模態(tài)相關(guān)板件進行加強，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，以上加強措施對聲壓響應(yīng)起到較好的改進效果?？筛鶕?jù)實際項目開發(fā)需求，對上以問題板塊以55聲壓級為約束條件進行形貌優(yōu)化或局部增加瀝青板來達到最佳改進效果。
圖5 結(jié)果后處理 Fig.5 Contribution Analysis |
圖6 加強前后聲學(xué)靈敏度對比 Fig.6 Result after Reinforcment |
5.結(jié)論
新車型開發(fā)中，對車身主要接附點進行聲學(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)及板塊貢獻量分析可對結(jié)構(gòu)改進起到重要的指導(dǎo)作用。NVHDirector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)計提供改進方向，提高工作效率。
6. 參考文獻
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