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基于傳遞路徑分析的車內(nèi)鈑金路噪貢獻(xiàn)量?jī)?yōu)化

2022-02-18 12:02:00·  來(lái)源：汽車NVH云講堂  
　
[摘要] 整車NVH越來(lái)越成為顧客衡量車輛品質(zhì)的一個(gè)主要屬性，其中路面噪聲是整車NVH性能中一個(gè)尤為重要的性能指標(biāo)。車輛結(jié)構(gòu)特性往往決定了整車狀態(tài)下的路噪表現(xiàn)
[摘要] 整車NVH越來(lái)越成為顧客衡量車輛品質(zhì)的一個(gè)主要屬性，其中路面噪聲是整車NVH性能中一個(gè)尤為重要的性能指標(biāo)。車輛結(jié)構(gòu)特性往往決定了整車狀態(tài)下的路噪表現(xiàn)，本文通過(guò)優(yōu)化車體的阻尼特性，減小其與聲腔內(nèi)部耦合的程度，到達(dá)減小車內(nèi)噪聲的目的。本文采用傳遞路徑分析方法，將車內(nèi)各鈑金件振動(dòng)作為輸入，合成車內(nèi)實(shí)際情況下的路噪情況。并依據(jù)分析結(jié)果對(duì)某型車下車體板面進(jìn)行了阻尼特性優(yōu)化，一定程度降低了車內(nèi)的路噪響應(yīng)。
關(guān)鍵詞：鈑金阻尼優(yōu)化，路面噪聲
1前言
隨著國(guó)內(nèi)整車研發(fā)水平的提高，整車NVH性能越發(fā)成為衡量整車性能的一個(gè)重要指標(biāo)。其中結(jié)構(gòu)路噪問(wèn)題是整車NVH中較為復(fù)雜的一個(gè)問(wèn)題，其牽扯到的如系統(tǒng)目標(biāo)分解，CAE前期計(jì)算等問(wèn)題一直阻礙著整車廠在此性能上的提升。解決路噪問(wèn)題一般強(qiáng)調(diào)或需要明確整車狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)模態(tài)分布及剛度分布，認(rèn)為由輪胎輪轂傳遞到底盤結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)不要產(chǎn)生過(guò)大的受激響應(yīng)。此種狀態(tài)下，車內(nèi)經(jīng)聲固耦合后的響應(yīng)狀態(tài)才可以受到控制。同時(shí)，在聲固耦合現(xiàn)象發(fā)生的界面，如車廂內(nèi)下車體各鈑金處，應(yīng)盡量衰減或抑制振動(dòng)的幅度，以減弱與聲腔內(nèi)空氣耦合的程度，達(dá)到抑制噪聲的效果。一般的做法通常采用試驗(yàn)測(cè)試的方法，通過(guò)逐步增加下車體阻尼板面積，改善局部面板振動(dòng)的狀態(tài)，觀察響應(yīng)端噪聲的變化情況，以確認(rèn)最終的阻尼優(yōu)化方案。這種方法由于其原理限制，工作量十分巨大，并不能很快的解決阻尼優(yōu)化的問(wèn)題。
本文應(yīng)用傳遞路徑分析的方法，將車內(nèi)空腔及其周圍板面作為研究對(duì)象，通過(guò)求解傳遞路徑貢獻(xiàn)量的方法，確認(rèn)車身下車體板面對(duì)車內(nèi)路噪的貢獻(xiàn)程度。進(jìn)而優(yōu)化車體的阻尼分布，達(dá)到降低結(jié)構(gòu)路噪的效果。
2 傳遞路徑分析的理論基礎(chǔ)及鈑金路噪貢獻(xiàn)量測(cè)試方法
傳遞路徑分析方法已廣泛應(yīng)用于整車NVH的開(kāi)發(fā)中，尤其對(duì)于單激發(fā)源動(dòng)總加速噪聲問(wèn)題，其分析精度及效果已經(jīng)過(guò)廣泛認(rèn)可。但結(jié)構(gòu)路噪問(wèn)題由于牽涉到多互相獨(dú)立的激發(fā)源耦合問(wèn)題，傳統(tǒng)傳遞路徑分析方法的精度很難明確。但由于車內(nèi)響應(yīng)位于封閉空腔內(nèi)，激發(fā)源可理解為圍繞空腔的板面振動(dòng)，通過(guò)聲固耦合現(xiàn)象疊加得到車內(nèi)的噪聲響應(yīng)，所以可以將傳遞路徑分析方法簡(jiǎn)化應(yīng)用于車內(nèi)鈑金貢獻(xiàn)量問(wèn)題的測(cè)試中。
2.1傳統(tǒng)傳遞路徑分析的基本原理
傳統(tǒng)傳遞路徑分析方法基于路徑與載荷的線性疊加關(guān)系，通過(guò)疊加固傳與聲傳路徑上的貢獻(xiàn)量達(dá)到合成車內(nèi)某點(diǎn)噪聲響應(yīng)的目的。這種方法的難點(diǎn)在于如何求解或直接測(cè)量輸入結(jié)構(gòu)的載荷大小。通常對(duì)于固體傳聲來(lái)說(shuō)，如懸置，最早的方法采用單一原點(diǎn)響應(yīng)反除原點(diǎn)頻響的方法得到。但這種方法的問(wèn)題在于一旦頻響函數(shù)在某個(gè)頻率段出現(xiàn)類似反共振點(diǎn)的特征，反除得到的載荷會(huì)出現(xiàn)突變，大大的影響到合成計(jì)算的精度。這種方法一般應(yīng)用在如小型隔振安裝點(diǎn)等位置，作為一種簡(jiǎn)便的方法進(jìn)行使用。
考慮到這種問(wèn)題的發(fā)生，人們又發(fā)明了逆矩陣法反求載荷，這種方法希望將頻響函數(shù)組成一個(gè)多點(diǎn)的頻響矩陣，通過(guò)求解矩陣逆的形式將所有激勵(lì)點(diǎn)的載荷同時(shí)求出。同樣，這種方法的局限性在于很難保證多點(diǎn)之間傳遞函數(shù)的正確性，較單一參考點(diǎn)法，需要的工作量成倍上升。普遍的做法是將動(dòng)力總成及底盤懸掛系統(tǒng)解耦后，單獨(dú)對(duì)TB車身各懸置激勵(lì)點(diǎn)進(jìn)行傳函測(cè)試，得到較為準(zhǔn)確的傳遞函數(shù)矩陣，輔助整車測(cè)試后得到的響應(yīng)反求載。
2.2傳統(tǒng)傳遞路徑分析
在鈑金路噪貢獻(xiàn)量?jī)?yōu)化中的應(yīng)用對(duì)于整車噪聲而言，尤其對(duì)于500Hz以下的路噪問(wèn)題，通常我們認(rèn)為他的激振源均是通過(guò)結(jié)構(gòu)固體傳聲傳入車內(nèi)的。對(duì)于輪胎輪轂總成來(lái)說(shuō)，他與地面摩擦產(chǎn)生的振動(dòng)通過(guò)底盤系統(tǒng)進(jìn)入車身后，需要完成固體振動(dòng)與車內(nèi)聲腔的聲固耦合作用才能進(jìn)一步傳遞到人耳中。這個(gè)過(guò)程中，車身下地板局部鈑金件的振動(dòng)特性就顯得尤為重要。理論上講，如果完全隔絕鈑金件與聲腔的耦合，車內(nèi)應(yīng)該是聽(tīng)不到任何噪聲的，但現(xiàn)實(shí)中不可能實(shí)現(xiàn)。唯一可行的方案是盡量壓制某些鈑金振動(dòng)的幅度，降低其對(duì)車內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)，從而達(dá)到優(yōu)化車內(nèi)噪聲的目的，這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)傳遞路徑分析的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
基于對(duì)傳遞路徑分析的基本認(rèn)識(shí)，如果我們想要明確各鈑金傳遞噪聲的貢獻(xiàn)量，我們需要測(cè)試得到實(shí)際工況下各鈑金的受載情況，同時(shí)還要得到他自身至車內(nèi)前排或后排某點(diǎn)的傳遞函數(shù)。由于考慮到載荷的特性均為固體傳聲，所以公式（1）可簡(jiǎn)化為
3 某車型基于傳遞路徑分析的鈑金阻尼優(yōu)化案例
3.1某車型路噪原有問(wèn)題
某型車后排粗糙路面60kph噪聲效果較差，明顯具有低頻段噪聲特性。分析基礎(chǔ)狀態(tài)確定主要路面噪聲貢獻(xiàn)來(lái)源于100‐250Hz及350‐400Hz峰值。希望通過(guò)優(yōu)化車身鈑金阻尼特性的方法，降低或衰減某些特定頻率在車內(nèi)的響應(yīng)。
3.2基于傳遞路徑分析的鈑金貢獻(xiàn)量測(cè)試
基于上述問(wèn)題特征，圍繞車身后部下車體鈑金件貢獻(xiàn)量進(jìn)行測(cè)試。將備胎槽，備胎槽地板，油箱地板，前衣帽架橫梁，后衣帽架橫梁，輪罩，衣帽架及后尾門門檻等部位納入考察范圍。具體測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)表1?？紤]到車內(nèi)測(cè)試的可操作性，將所有內(nèi)飾件全部拆除，只保留前排座椅進(jìn)行測(cè)試。這種方法可以大幅度的減少反復(fù)拆除內(nèi)飾件所帶來(lái)的時(shí)間損耗，但由于改變了車內(nèi)的聲腔狀態(tài)，尤其將后備箱及成員倉(cāng)聯(lián)通后帶來(lái)的聲腔變化，造成了此種狀態(tài)下的優(yōu)化數(shù)據(jù)可能對(duì)實(shí)際安裝內(nèi)飾后的效果反應(yīng)不明顯，但從此次測(cè)試的結(jié)果來(lái)看，效果是可移植與重復(fù)的，故認(rèn)為此試驗(yàn)是有借鑒意義的。

合成數(shù)據(jù)較實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在總量級(jí)上十分接近，但考慮到試驗(yàn)并未將所有與空腔連接的板面納入，所以具有一定的誤差。但我們關(guān)心的幾個(gè)特定頻率，如130Hz，200Hz，230Hz，375Hz等均在合成數(shù)據(jù)中得到了明確，如圖1所示。故認(rèn)為合成數(shù)據(jù)在某些頻段對(duì)整車情況具有一定的代表性。
3.3傳遞路徑結(jié)果分析及整改
基于以上TPA模型進(jìn)行貢獻(xiàn)量分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于整車噪聲最為明顯的貢獻(xiàn)量來(lái)自于油箱地板，如圖2所示。具體分析發(fā)現(xiàn)，主要來(lái)自油箱地板左右兩邊，其中以左邊影響最為明顯，如圖3所示。

3.4鈑金阻尼優(yōu)化對(duì)路噪的改進(jìn)效果
基于以上傳遞路徑分析，我們重新優(yōu)化了下車體阻尼板分布，在油箱底板左右兩邊部位增加阻尼材料，并將內(nèi)飾件恢復(fù)后重新測(cè)試后排噪聲優(yōu)化后效果，如圖4所示。我們關(guān)心的如130Hz，200Hz，230Hz，375Hz等頻率均得到了適當(dāng)衰減。其中，124Hz，220Hz，380Hz處減小了約2.5dB，300Hz至500Hz得到了普遍改善，整體主觀感受改善明顯。
4 結(jié)論
基于以上討論及試驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)傳遞路徑分析的方法對(duì)車內(nèi)鈑金阻尼路噪貢獻(xiàn)量?jī)?yōu)化的方法是可行的，一定程度地衰減了車內(nèi)的路噪響應(yīng)。同時(shí)，這種方法可以最大限度的減少對(duì)阻尼材料的消耗，達(dá)到降本及減重的目的。
作者：婁小寶，談洋，楊銘杰，楊大成，蘇楊
作者單位：吉利汽車研究院
來(lái)源：2017汽車NVH控制技術(shù)國(guó)際研討會(huì)論文集
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