一、背景

隨著新時(shí)代新能源汽車(chē)的快速崛起，路噪問(wèn)題在汽車(chē)NVH（Noise、Vibration、Harshness）中顯得越來(lái)越重要，也越來(lái)越受到顧客的關(guān)注，有時(shí)候直接影響顧客的購(gòu)買(mǎi)欲望和意愿，進(jìn)而直接影響銷(xiāo)量和市場(chǎng)占有率。路噪從字面上講就是路面噪聲，表明與路面的特征和道路結(jié)構(gòu)相關(guān)，不同的路面對(duì)路噪的影響程度各不相同。通常用于研究和評(píng)價(jià)汽車(chē)路噪性能的路面主要有三種，分別是光滑瀝青路面、粗糙瀝青路面和水泥路面，其中粗糙瀝青路面實(shí)際情況相對(duì)較多。

從路噪的產(chǎn)生機(jī)理來(lái)看，路噪能否通過(guò)仿真手段來(lái)解決，有沒(méi)有好的解決路噪問(wèn)題的方法？本文作者通過(guò)總結(jié)和梳理多年的整車(chē)NVH仿真及開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一套非常全面的路噪仿真開(kāi)發(fā)解決方案，涉及路噪仿真方法的梳理、每一種仿真方法的保姆級(jí)教程以及不同的路噪優(yōu)化方法和實(shí)戰(zhàn)技巧。本文作者梳理的全網(wǎng)首套路噪仿真解決視頻課程主要目錄及內(nèi)容整體見(jiàn)附頁(yè)。

1、通過(guò)梳理和總結(jié)路噪仿真方法，如采用路面載荷譜（或VPG）加載，可以考慮輪胎結(jié)構(gòu)的特性（如輪胎的模態(tài)、剛度、傳遞率等）。路面譜的建模方法及數(shù)據(jù)技巧，以及基于路面的整車(chē)路噪仿真建模及分析；采用基于路面譜的不同仿真方法的結(jié)果對(duì)比如圖4所示，如通過(guò)將計(jì)算得到傳遞函數(shù)的模進(jìn)行平方，然后再與路面PSD相乘，得到響應(yīng)處的的PSD譜，再進(jìn)行FFT轉(zhuǎn)換，即可得到響應(yīng)。

筆者總結(jié)出當(dāng)前主流的路噪仿真方法如下，更詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)點(diǎn)擊閱讀原文，歡迎大家一起交流。

1、通過(guò)梳理和總結(jié)路噪仿真方法，如采用路面載荷譜（或VPG）加載，可以考慮輪胎結(jié)構(gòu)的特性（如輪胎的模態(tài)、剛度、傳遞率等）。路面譜的建模方法及數(shù)據(jù)技巧，以及基于路面的整車(chē)路噪仿真建模及分析；采用基于路面譜的不同仿真方法的結(jié)果對(duì)比如圖5所示，如通過(guò)將計(jì)算得到傳遞函數(shù)的模進(jìn)行平方，然后再與路面PSD相乘，得到響應(yīng)處的的PSD譜，再進(jìn)行FFT轉(zhuǎn)換，即可得到響應(yīng)。

圖1基于虛擬路面譜的兩種路噪方法結(jié)果對(duì)比

2、基于輪心力的整車(chē)路噪仿真，可以暫時(shí)不考慮前期無(wú)法獲得的復(fù)雜輪胎模型，也不用輪胎對(duì)進(jìn)行建模、對(duì)標(biāo)、降階及轉(zhuǎn)換。通過(guò)輪心力的分析同樣可以得到所關(guān)注的整車(chē)路噪問(wèn)題。同時(shí)也可以進(jìn)行傳遞路徑分析，找到關(guān)注問(wèn)題頻率的關(guān)鍵貢獻(xiàn)，如路徑、安裝點(diǎn)剛度、傳遞函數(shù)等，如圖6和圖7所示。

圖2基于輪心力的整車(chē)路噪仿真

3、基于Testlab的整車(chē)路噪仿真，可以快速的進(jìn)行載荷識(shí)別及傳遞路徑分析，通過(guò)傳遞路徑分析，同樣可以找到關(guān)注問(wèn)題頻率的關(guān)鍵貢獻(xiàn)，如路徑、安裝點(diǎn)剛度、傳遞函數(shù)等，如圖8所示。

圖3基于Testlab的整車(chē)路噪建模及傳遞路徑分析

二、拓?fù)鋬?yōu)化理論

拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)是在給定材料品質(zhì)和設(shè)計(jì)域內(nèi)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可得到滿足約束條件又使目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)布局形式及構(gòu)件尺寸。如圖8和圖9分別是某汽車(chē)下擺臂的拓?fù)鋬?yōu)化前后結(jié)果對(duì)比圖。常見(jiàn)的優(yōu)化流程圖如圖10所示，其中拓?fù)鋬?yōu)化通常在前期開(kāi)展相關(guān)工作。

圖4 常見(jiàn)的優(yōu)化流程圖

圖5下擺臂拓?fù)鋬?yōu)化的設(shè)計(jì)與非設(shè)計(jì)區(qū)域

圖6下擺臂拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果

三、拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)戰(zhàn)

背景：某車(chē)身后減震器安裝點(diǎn)Y向動(dòng)剛度在163Hz有較大峰值，進(jìn)而導(dǎo)致NTF及路噪較差。

圖7某車(chē)后減震Y向動(dòng)剛度及NTF基礎(chǔ)結(jié)果

圖8拓?fù)淠Ｐ徒?

單元密度：將每個(gè)單元的“單元密度”作為設(shè)計(jì)變量，在0~1之間連續(xù)取值，優(yōu)化后單元密度為1表示該單元處的材料很重要，為于0表示該單元位置處的材料不重要。

理想狀態(tài)：所有網(wǎng)格密度只有“1”和“0”兩個(gè)值。

控制參數(shù)：通過(guò)設(shè)置離散度參數(shù)DISCRETE，減少單元密度在0~1之間的數(shù)量。值越高，介于0~1之間的單元越少。（默認(rèn)：shell為“1” ，solid為“2”。）

圖9 取參數(shù)CurrentValue: to 0.3

圖10 取參數(shù)CurrentValue: to 0.1

圖11 拓?fù)鋬?yōu)化模型，結(jié)合制造工藝得到最終拓?fù)淠Ｐ筒⑦M(jìn)行驗(yàn)證

圖12 動(dòng)剛度拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果驗(yàn)證

圖13 NTF拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果驗(yàn)證

圖14 整車(chē)路噪拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果驗(yàn)證