隨著工業(yè)化技術(shù)的逐漸成熟，各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。如汽車行業(yè)，各大OEM、新勢(shì)力企業(yè)，甚至零部件供應(yīng)商都普遍面臨著日益增加且多樣化的需求，工程開(kāi)發(fā)節(jié)奏必須滿足公司整體的戰(zhàn)略目標(biāo)及時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求，才能在眾多競(jìng)品中搶得市場(chǎng)的先機(jī)。

對(duì)于NVH開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，仿真和測(cè)試是目前兩大主流技術(shù)手段。強(qiáng)大的試驗(yàn)手段可以直觀、真實(shí)的基于實(shí)際物理樣件來(lái)獲取所關(guān)心的目標(biāo)特性；同時(shí)仿真技術(shù)又能夠在早期介入，更加及時(shí)有效的進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)及優(yōu)化分析。混合建模為仿真與測(cè)試有效結(jié)合混合應(yīng)用的一種方式。比如在針對(duì)整車開(kāi)發(fā)的NVH仿真分析中，經(jīng)常會(huì)遇到諸如整車數(shù)?；緝鼋Y(jié)或者是動(dòng)力改款開(kāi)發(fā)，只需要基于整車模型對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、底盤連接等進(jìn)行局部?jī)?yōu)化整改。如果我們繼續(xù)基于完整的整車有限元模型進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，那么受限于模型規(guī)模較大，效率會(huì)大大降低。此時(shí)，如果引入混合建模的方式，如某些不做變更的部件可以采用真實(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)代替，保留需要做詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)部件的有限元全模型，就可以大大提高優(yōu)化效率?；旌辖？梢杂冒▽?shí)測(cè)模態(tài)結(jié)果、仿真分析模態(tài)結(jié)果、實(shí)測(cè)傳函、仿真分析傳函結(jié)果、有限元模型等對(duì)裝配體部件進(jìn)行替代，構(gòu)成完整的響應(yīng)分析模型。

01

典型案例分享一：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)尋優(yōu)設(shè)計(jì)

如下圖所示，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向噪聲的預(yù)測(cè)，通過(guò)將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的有限元模型與從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝點(diǎn)到車內(nèi)的傳函相結(jié)合，對(duì)整車系統(tǒng)進(jìn)行FBS裝配，就可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)車內(nèi)噪聲對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化仿真。

• 使用測(cè)試或仿真的車身傳函代替

• 調(diào)試目標(biāo)：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化

  
  

02

典型案例分享二：底盤襯套設(shè)計(jì)優(yōu)化

模型中采用混合建模的方式，輪胎模型使用與測(cè)試對(duì)標(biāo)過(guò)的等效傳函模型，車身使用測(cè)試或仿真的傳函進(jìn)行替代，懸架系統(tǒng)保留全有限元模型?；陬l域子結(jié)構(gòu)的方法將部件進(jìn)行組裝，從而預(yù)測(cè)車內(nèi)噪聲。結(jié)合Simcenter Heeds，將襯套剛度作為優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)行尋優(yōu)，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)噪聲3dB改善。

03

典型案例分享三：動(dòng)力總成懸置優(yōu)化

在整車模型中，上下車體中的某些部件用來(lái)自FEA/Test的簡(jiǎn)化模型表示，這樣最終的整車模型自由度會(huì)大大縮減，計(jì)算時(shí)長(zhǎng)得到保障。

• 子系統(tǒng)的有限元模型保留（開(kāi)發(fā)部件）：發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

• 測(cè)試數(shù)據(jù)或者進(jìn)行模型縮減的其他部件：車身傳函、輪胎等效模型（與實(shí)測(cè)傳函等效）

• 調(diào)試目標(biāo)：懸置剛度

  
  

04

典型案例分享四：整車路噪仿真預(yù)測(cè)

本案例中采用混合建模方法，針對(duì)路噪20-400Hz進(jìn)行仿真?；旌夏Ｐ陀稍囼?yàn)和仿真的傳遞函數(shù)據(jù)裝配而成，其中前后懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用有限元全模型，車身采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)，輪胎為基于真實(shí)預(yù)載的等效有限元模型，減震器也是通過(guò)對(duì)標(biāo)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后的有限元模型來(lái)輔助修正模擬，路面載荷使用逆矩陣方法得到的輪心力。

建立整車混合模型的主要目的是能夠高效精確的對(duì)整車路噪進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)。主要針對(duì)懸置參數(shù)、副車架等零部件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。下圖輪心到車內(nèi)傳函與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合度較高。

總結(jié)

西門子工業(yè)軟件為集測(cè)試軟硬件、仿真軟件、工程咨詢服務(wù)為一體的軟硬件及咨詢服務(wù)供應(yīng)商。為了適應(yīng)整個(gè)市場(chǎng)的快節(jié)奏開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步加快NVH開(kāi)發(fā)的速度，許多仿真與測(cè)試結(jié)合的產(chǎn)品與技術(shù)手段應(yīng)運(yùn)而生，而且在實(shí)際工程咨詢項(xiàng)目中已經(jīng)得到大量且很成功的應(yīng)用，諸如： 

• 電機(jī)相關(guān)的NVH性能優(yōu)化：可以將實(shí)測(cè)電流信號(hào)作為輸入（也可以使用一維仿真手段對(duì)電機(jī)的控制模塊進(jìn)行仿真分析），驅(qū)動(dòng)電機(jī)模型進(jìn)行電磁仿真，從而輸出電磁載荷，再將載荷與電機(jī)的有限元模型有效結(jié)合，最終可以輸出殼體振動(dòng)及輻射噪聲。

  
  

• 仿真與測(cè)試相互支撐：也是應(yīng)用比較多的一種聯(lián)合手段，在大量的整車開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目中，仿真在早期對(duì)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)測(cè)試手段對(duì)模型進(jìn)行標(biāo)定及后期方案的查找與驗(yàn)證。

  
  

• CTPA、VPA：在CTPA及VPA技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，難免會(huì)遇到某些傳函特性數(shù)據(jù)無(wú)法或較難獲取，這樣我們就可以引入仿真的手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。

  
  

混合建模技術(shù)也是仿真與測(cè)試手段有效結(jié)合的一種應(yīng)用，充分利用已有模型或者新設(shè)計(jì)模型，可用的試驗(yàn)及仿真信息，合理有效的引入替代數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化縮減，從而實(shí)現(xiàn)低成本、資源能耗小、快速獲取最佳解決方案。