基于NVH Director的 Trimmed Body聲學靈敏度分析及優化

2016-11-07 by:CAE仿真在線來源:互聯網

基于NVH Directord Trimmed Body聲學靈敏度分析及優化

Acoustic Sensitivity Analysis of Trimmed Body Based on NVH Director

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:應用Altair公司的NVH Director工具,分析車身關鍵接附點對駕駛員右耳處的聲學靈敏度,對計算結果進行后處理診斷,找出超出響應目標值的頻率及相關板塊,并研究改進趨勢,為新產品NVH性能開發提供理論指導。

關鍵字:NVH Director 聲學靈敏度 Trimmed Body 優化

Abstract: With Altair NVH Director, this paper focuses on analyzing the acoustic response sensitivity of the key attachment point to Driver’s right ear. The panel contribution is analyzed at the peaks which don't meet the target. Then the optimization is attempted to reinforced several weakest panels.

Key words:NVH Director, Acoustic sensitivity, Trimmed Body, Optimization

1. 概述

Trimmed Body振動噪聲特性和整車NVH性能密切相關,其 NVH性能是整車開發的重要內容。車身的模態頻率和振型直接反映車身的動態性能,不論是來自路面的激勵,還是發動機的激勵都是通過車身傳遞給乘員,所以開發出合理的車身結構對提高整車的NVH性能有重要作用。Trimmed Body模型不僅可用于各種工況下激勵的聲振傳遞函數及舒適性研究,同時對NVH目標設定有著非常關鍵的作用,所以Trimmed Body的概念在汽車業被廣泛應用。

因Trimmed Body模型搭建及分析周期較長,所以給各主機廠NVH性能開發帶來了較大的困擾。NVH Director高度集成于HyperMesh,采用全新的模型裝配環境,可方便實現模型交換、模型管理以及流程式工況設定。使用自帶加速功能(AMSE:Automatic Multilevel Substructuring Eigen Solver)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性能開發帶來了極大的便利性。

2.車內聲學靈敏度分析

車內結構噪聲產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,從而產生噪聲聲波,并通過車內空氣傳遞到人耳。聲學靈敏度是指單位激勵力作用在底盤與車身的連接點時,車內乘員人耳處測量到的聲壓級。降低車身聲學靈敏度對于降低車內噪聲意義重大。所以輸入與輸出的傳遞函數即為聲學靈敏度

。

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

應小于55

。

3.Trimmed Body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NVH Director中進行裝配建模時的步驟。

表1 Trimmed Body主要主系統

子系統	內容
白車身	包括白車身骨架及和其相連接的附件質量點相關單元
開啟件	包括開啟件骨架及附件質量點相關單元和密封條單元
內飾件	包括座骨架模型及附件質量點相關單元等
底盤	包括踏板、油箱、車身側懸置支架、轉向管柱等
聲腔	包括座椅及車身聲腔模型

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圖1 NVH Director建模及分析流程

Fig.1 Assembly and Analysis Flow 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NVH Director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.聲學靈敏度分析及優化

模型建好后按照圖1流程進行分析和優化。

4.1工況設定

為研究隨機路面激勵下車身對車內噪聲的影響,本文工況設定為: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;響應為駕駛員右耳處響應的聲壓級,如圖3所示。

計算中采用模態頻率響應法,響應輸出頻段為1-100Hz,步長為1Hz,其中結構模態計算頻率1-150Hz,流體模態計算頻率為1-300Hz。使用OptiStruct求解器。

圖3 工況設定

Fig. 3 Boundary Condition

4.2聲學響應結果

圖4 聲學響應結果

Fig.4 acoustic response

圖4中給出了四個彈簧座各個方向單位激勵下的聲壓響應曲線,可以看出,多處響應峰值超過目標值。其中左后彈簧座響應最大,本文選擇對左后彈簧座Z向激勵下的響應曲線進行分析。從曲線可以看到,34Hz、46Hz、57Hz、70Hz處超出目標值。這些頻率處在實車中可能導致結構噪聲。

4.3聲學靈敏度分析優化

針對以上不合格頻段,計算其結構模態和聲學模態參與因子及主要車身板塊的聲學貢獻量,分析該頻率處的模態振型及貢獻來源,得出聲學響應影響最大的板塊和結構模態,為設計提出更為明確的弱點分析及改進方向。

以57Hz峰值為例,其模態貢獻量影響最大的為56.2Hz處中地板及衣帽架周圍結構處,如圖4所示。同理找出其他峰值模態及板塊貢獻量,針對這些峰值的主要模態相關板件進行加強,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靈敏度的影響趨勢。從圖5分析結果對比可以看出,以上加強措施對聲壓響應起到較好的改進效果。可根據實際項目開發需求,對上以問題板塊以55 聲壓級為約束條件進行形貌優化或局部增加瀝青板來達到最佳改進效果。