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整車路噪傳遞路徑分析（2.2.3 Transfer Path - Road Noise）

2019-10-15 00:18:52·  來源：汽車研發(fā)CADCAE  
　
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)噪與電機振動噪聲，但實在無法早點完成，原因有很多，最主
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(zhǔn)確性。
 
在我看來，準(zhǔn)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(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隨機分析，對應(yīng)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(xiàn)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(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（路面激勵和輪胎模型可以獨立使用到不同項目）。兩者優(yōu)劣對比可參考：誤入CAE的程序員寫的《我們?yōu)槭裁匆鎏摂M路譜激勵的整車路噪仿真？》。

轉(zhuǎn)向節(jié)加速度響應(yīng)的分析與測試結(jié)果對比示例：

駕駛員外耳聲壓響應(yīng)的分析與測試結(jié)果對比示例：

  
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。

整車路噪分析NVH模型示例：

傳遞路徑分析在整車NVH分析中已經(jīng)非常流行了，但分析的前提是保證其準(zhǔn)確性，對于整車路噪分析，其激勵來自路面，就涉及到兩個要點：一是路面PSD譜生成；二是模態(tài)輪胎建模。    

根據(jù)CAE分析目的（NVH、耐久和操控）的不同，由激光掃描得到路面不平度數(shù)據(jù)處理有不同的方式，詳見路面數(shù)據(jù)處理（ 1.6 Road）。經(jīng)過驗證，如果無法得到實際激光掃描的路面不平度數(shù)據(jù)，也可以通過輸入標(biāo)準(zhǔn)等級（A或B）來隨機生成路面不平度數(shù)據(jù)，來進行整車路噪的 定性 分析。    

NVH用的NASTRAN模態(tài)輪胎建模和耐久與操控用的ADAMS輪胎建模詳見輪胎建模（ 1.5 Tire）。注意NASTRAN 模態(tài)輪胎只能用于NVH分析 ，不要試圖轉(zhuǎn)換成MNF柔性體在ADAMS下用于耐久與操控分析，因為輪胎的狀態(tài)不一樣。
    
整車路噪之所以屬于隨機分析，原因就是行駛時輸入路面不平度數(shù)據(jù)的隨機性，其數(shù)據(jù)處理方式是基于隨機振動中載荷譜功率譜密度（Power Spetral Density）理論，將路面掃描的時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為分析用的頻域PSD數(shù)據(jù)如下所示：



模態(tài)輪胎之所以加上模態(tài)，原因是輪胎NVH模型的生成是基于純滾動并加載狀態(tài)下輪胎的模態(tài)分析結(jié)果，滾動輪胎（輪荷4000N、輪胎型號205/55R16）在不同車速（0/60/100 kph）下模態(tài)測試結(jié)果示例如下圖：


整車路噪傳遞路徑分析模型示意圖如下：


傳遞路徑計算公式如下：


由此可知，可以從激勵源—路徑—響應(yīng)這三個方面入手進行優(yōu)化，具體到整車路噪分析就是：

1、激勵源—路面/輪胎/底盤：

對于路面，選擇專用于路噪測試的光滑和粗糙兩種路面，即路面標(biāo)準(zhǔn)等級為A~B級。

粗糙路面如下圖所示：


對于輪胎，要控制路面到輪心（軸頭）的峰值頻率（車輪模態(tài)與輪胎聲腔模態(tài)）和不同頻率段傳遞率。 注意此時輪胎是純滾動并加載狀態(tài)（即整車行駛時輪胎的實際狀態(tài)），不是靜止或自由狀態(tài)。

2、路徑— 接附點：

對于底盤，要控制輪心（軸頭）到接附點的峰值頻率（副車架模態(tài)與懸架模態(tài)）和傳遞率。

對于底盤與車身之間的接附點，要控制關(guān)鍵路徑（即正負貢獻量在前的）的襯套剛度與接附點動剛度。

3、響應(yīng)—駕駛員/乘員外耳聲壓、方向盤/座椅安裝點/踏板加速度：

對于內(nèi)飾車身（TrimmedBody，簡稱TB），就是控制關(guān)鍵路徑上噪聲傳遞函數(shù)和振動傳遞函數(shù)。進行節(jié)點、模態(tài)、面板等貢獻量分析，重點關(guān)注車廂內(nèi)大件（前圍板、頂蓋、背門、地板）和車廂聲腔模態(tài)。

要注意：不要強制要求TB傳遞函數(shù)必須全部小于目標(biāo)值，要根據(jù)隨后的整車傳遞路徑分析結(jié)果才能判斷該頻率TB傳遞函數(shù)值的合理性，因為每條路徑貢獻量未必都為正。

整車路噪測試中要增加測試轉(zhuǎn)向節(jié)和底盤與車身接附點的響應(yīng)，同時記錄車輛與環(huán)境狀態(tài)，并且每種工況至少要重復(fù)三次以保證一致性。在進行分析評估時，要注意排除其它因素如風(fēng)噪和動力總成激勵的影響。

轉(zhuǎn)向節(jié)測試點示意圖：


對于聲壓響應(yīng)目標(biāo)值，分析頻率范圍建議20~300Hz，考慮建模精度和計算資源，也可以到400~500Hz。對于振動響應(yīng)目標(biāo)值，分析頻率范圍建議5~100Hz。

整車路噪分析聲壓目標(biāo)值示例如下圖：


功能：

1、根據(jù)車速與路面掃描數(shù)據(jù)生成NASTRAN格式路面PSD數(shù)據(jù)（1.6 Road）；

2、根據(jù)車速、輪荷、外傾角與輪胎材料和幾何等數(shù)據(jù)生成NASTRAN格式模態(tài)輪胎模型（ 1.5 Tire）；

3、自動選擇接附點和PSHELL屬性，輸出整車路噪傳遞路徑分析及Trimmed Body貢獻量分析卡片（2.2.3 Transfer Path）；

4、針對路噪分析目標(biāo)，底盤襯套剛度自動優(yōu)化（2.2.3 Transfer Path）；

操作示例：（暫無）

1、整車路噪傳遞路徑分析卡片輸出；

2、底盤襯套剛度優(yōu)化卡片輸出；
 
 
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