西門子工程咨詢服務團隊開發(fā)了一套先進的輪胎建模方法，可以將該輪胎模型集成至整車模型中進行諸如路噪等噪聲的優(yōu)化。此方法可以精確仿真預測車輛的車身和懸掛等修改帶來的車內噪聲振動的變化。另外，還可以針對輪胎模型進行優(yōu)化，將輪胎模型提升至更高模型等級。這些都可以根據(jù)客戶的要求和期望進行服務定制。 

說起路噪，上一期路先生的文章 “西門子工程咨詢服務團隊解決方案之車輛路面激勵噪聲（路噪）”中已經(jīng)進行了詳細的闡述。那么路噪的關鍵是由于輪胎與路面接觸而引發(fā)的噪音。從工程學的角度來看，這個輪胎胎面位置的局部變形會引起輪胎及輪輞的振動，然后通過懸架車身等機構傳遞到車內乘客耳旁。這對路噪聲來說是一個非常關鍵的影響因素，尤其在粗糙路面，變形會加劇，車內噪聲表現(xiàn)會變得更差。

那么，開展更高層級的整車道路噪聲仿真優(yōu)化分析，可根據(jù)實際需求及客戶的意愿聚焦于不同的應用層級。一方面，集成NVH有限元輪胎模型于整車模型中，在輪胎接地面處施加位移或力激勵，成功的構建真實的整車路噪激勵驅動系統(tǒng)，通過調整車身、懸架等參數(shù)對路徑進行優(yōu)化。另一方面，輪胎模型自身也可以作為一個可調參數(shù)模型，輪胎的特性也可以進行改變，有助于獲取更全面的路噪分析結果。

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這里我們將該輪胎模型稱為‘基于臺架測試傳函的NVH有限元輪胎’。該輪胎模型能給我們帶來什么收獲呢？

? 具有NVH代表性的輪胎有限元模型

? 集成測試獲取的輪胎特性到整車系統(tǒng)仿真模型中；

? 分析關鍵路噪貢獻，識別最佳輪胎設計修改；

? 在第一套輪胎樣件出來之前，提前進行路噪性能優(yōu)化，減少花在測試和trouble shooting 上的時間及資金成本；

? 可供OEM及Tire Manufacturer之間模型及數(shù)據(jù)有效交換

1輪胎測試臺架搭建

首先我們需要搭建一個輪胎傳函測試臺架，這套臺架系統(tǒng)目前西門子已經(jīng)成功的引入并應用到國內主機廠。臺架組成簡單來說就是由輪胎，滑輪系統(tǒng)，彈性繩系統(tǒng)，張力繩系統(tǒng)，張緊系統(tǒng)及各種配套的測試軟硬件設備，Simcenter minishaker激振器等構成，具備占地空間不大，施工周期短，易復制等優(yōu)點。

2輪胎傳函特性測試

輪胎臺架能夠實現(xiàn)真實載荷預加載，在非旋轉靜置的固定/自由的約束狀態(tài)下進行試驗。頻率響應函數(shù)(FRF)測量，包括激振器和/或錘激勵，使您能夠獲得所有必要的數(shù)據(jù)來描述從輪胎接地面到輪輞中心的傳遞特性。

輪心激勵測試輪胎傳函（Fixed-free固定方式）

實際測試過程中，受幾何空間、結構特征的限制，我們能夠直接獲取的往往并不是輪胎接地中心到輪輞中心的傳遞特性，而是其周邊測點的傳遞特性，如下圖示意。因此需要在Simcenter?Testlab?軟件中基于幾何坐標信息將測試所得數(shù)據(jù)進行虛擬測點轉換，又稱VPT（Virtual Point Transformation）。

VPT技術測點示意

經(jīng)過轉換之后，我們就可以獲取精準連接點位置，即接地面到輪心的6自由度傳遞特性及原點特性，下圖所示示例為經(jīng)過轉換之后的傳函結果。

         輪心局部原點傳函 

輪胎接地面到輪心傳函

3匹配實測特性優(yōu)化生成NVH 有限元輪胎

在NVH有限元輪胎模型中，輪胎動力學特性通過一組概念參數(shù)描述，用戶可以調整及改變這些參數(shù)。整個特性匹配及模型優(yōu)化生成的過程是通過Simcenter?3D軟件來組裝生成詳細的有限元(FE)輪胎模型，該模型具有與NVH強相關的主要幾何和材料參數(shù)集(例如，胎面或胎側剛度等關鍵參數(shù))。結合NX?Nastran®軟件和Simcenter?Heeds軟件將這些參數(shù)自動調優(yōu)以盡可能接近地匹配實測的輪胎傳遞特性。最終自動輸出匹配傳遞特性的輪胎有限元模型。

總的來說，基于臺架測試傳函的NVH有限元輪胎模型的創(chuàng)建分為三大主要步驟：

? 輪胎臺架測試，采用接地面固定，輪心自由的約束方式，輸出輪胎的傳函特性矩陣；

? 進行初始模型創(chuàng)建與參數(shù)優(yōu)化，再通過Simcenter?Heeds快速整合優(yōu)化來趨近傳函實測值；

? 查驗對標結果并輸出模型 

4 輪胎模型集成至整車模型

當然，Simcenter的輪胎模型有很多種，諸如CD tire，MF tire，F(xiàn)-tire等。用戶可以根據(jù)不同的需求來定制。這里我們提到的有限元輪胎主要針對NVH，尤其是整車路噪仿真分析。NVH有限元輪胎模型的引入，構建了一個完整的具有道路噪聲所有相關子系統(tǒng)的車輛模型:車身、懸掛和輪胎，路面激勵驅動模型，對整車的性能進行不同種類的分析預測，如路噪響應分析、弱點分析、貢獻排序等等，提出設計改進意見。這對于整車模型的完整及整車NVH特性的復現(xiàn)與優(yōu)化都有著巨大的推進作用。

5總結

通過以上宏觀的介紹，您可以對輪胎測試臺架搭建、輪胎NVH傳遞特性測試、輪胎模型集成、整車仿真分析有了大致了解。西門子工程咨詢服務應用面較廣，從零部件級解決方案（包括輪胎臺架技術轉移，輪胎相關的性能測試，虛擬的輪胎模型等），以及整車級測試與仿真解決方案，再到仿真測試聯(lián)合工程全面覆蓋，為卓越的車輛NVH性能保駕護航。