基于FEM的整车NVH特性分析与控制研究

常 约 束 悬 架 与 车 身连 接 点 并 在 车 辆 重 心 施 加 惯 性 加速 度 计 算 车辆 在 转 向 、 动 等工 况 下 的应 力 应 变 制 状 态 ， 类静 态 分 析很 难 模 拟 车辆 运 行 时 实 际 的受 此
对 于汽车室 内 ５０ ０ Ｈｚ以上 的 中 高 频 噪声 主 要 由空气传人 ， 可以较容易通过吸声隔声等措施控制 ，
实例 。最后 总 结 了有 限元 法进行 ＮＶ 特性 研 究 的特 点 及 国 内的发展 现状 ， Ｈ 分析 了国 内
进 行 ＮＶ 研 究 的重要 意义 并预 测 其发展 趋 势。 ． Ｈ
关 键词 ： 汽车
Ｆ Ｍ Ｎ Ｈ 声 固耦合 Ｅ Ｖ
优 化设计
１ 前 言
随着汽车市场竞争的 日益激烈 ，影响汽车乘坐 舒适性 和使用 寿命 的振 动噪声 性 能 ，英 译 Ｎ Ｈ Ｖ
有 限元 方 法 相 比 ， 界元 方 法 （Ｅ Ｂ ｕ ｄｒ ｌ— 边 Ｂ Ｍ： ｏ ｎ 和寿命问题ｌ 其 １ １ 。 研究 方法 主要 分 为计算 机 仿真 Ｃ ＥＣ ｍ ｕｅＡｄｄ Ａ （ｏ ｐ ｔ ｉｅ ｒ
Ｅ ｇｎｅｉｇ研究 与实 验研 究 。与实 验 相 比 ，Ａ ｎｉｅｒ ） ｎ Ｃ Ｅ可
轻 型 汽车技 术
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技 术 纵横
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而 Ｓ Ａ恰 巧是 解决 高 模 态密 度 、 Ｅ 高模 态 重 叠 的最 有
效 方 法 ， 用 于 ５ ０ ｚ以上 结 构 、 学 系 统 的 动 力 适 ０Ｈ 声
学特 性分 析 。
边 界条 件 的施加 显 得尤 为重 要 。传 统 的分 析方 法通
ｍｅｔ ｔｏ） 低 了求解 问题 的维数 ， 方便 地处 理 ｎ ｈｄ降 Ｍｅ 能
无界区域问题 ， 并且在计算机上可以轻松地生成高效 率的网格网 于车室内部的声场分析 Ｂ Ｍ和 Ｆ Ｍ可 ， 对 Ｅ Ｅ 以得到同样准确的结果 。边 界元法 在处 理车室 内吸 声材 料 建模 方 面具 有独 特 的优 点 ， 因此广 泛 应用 于 ５ ０ ｚ 内的声场 分析 。１ ９ 年提 出的以空 间声学 ０Ｈ 以 ９１
Ｅ ｅ ｙ ｎｌ ｉ方法是将结构 二声学系统划分为多 ｎｒ ａ ｓ ） ｇＡ ｙｓ 个相互作用的子系统 ， 研究它们之间能量及功率流 动 和模 态 响应 的统计 特性 。随着 计算 频 率 的升 高 ， 系统高模态密度 和高模态重叠使有限元模 型的精 度在几十阶模态后变得很低 ， 短波分辨率要求而产 生的大规模数字计算 问题使 Ｆ Ｍ存在明显局限圈 Ｅ 。
５０ ｚ以 内 的 中低 频 噪 声 主 要 通 过 结 构 振 动 传 人 ， ０Ｈ 尤 其是 ２０ ０Ｈｚ以下 的低 频 室 内噪 声 主 要 由车 身 结 构 、 内声 腔 的 动态 特 ｆ决定 。 室 ！ 生 一旦 设计 不 当很 容 易 引起 室 内轰 鸣 ，利用 传统 的减 振 隔振 或 局部 结 构加 强 等措 施对 其 进行 控 制效 果非 常 有 限 ，而批 量 生产 后 对 结构 进行 大 的改 动成 本 较高 ，因此 在 汽车 开发
的理论 和方法 。
多体系统动力学 （ Ｓ ： Ｍ ｌ—ｏｙ ｙ ｅ ＭＢ Ｄ ｕ ｉ ｄ ｓ ｍ ｔｂ Ｓ ｔ Ｄ ｎｍｃ ） 法 将 系统 内各 种 部 件抽 象 为 刚体 或 弹 ｙａ ｉｓ 方
性体 ，研究 它们在 低频 大范 围空 间运动 时 的动 力学 特 性 嘲 主要应 用 于底 盘 悬 架 系统 、 力 总成 系 统 等 ， 动 ４ Ｈ 范 围以 内 的建 模 与分 析 。有 限元 方 法 （Ｅ ０ｚ Ｆ Ｍ：
和统 计力 学 为基 础 的统 计 能量 分析 （Ｅ Ｓ Ａ：Ｓａｓｃ ｔｉｉ ｔｔ
以在汽车产品开发设计阶段对产品开发提出建设性 意见 ， 并可以缩短开发周期 ， 降低开发成本 ， 从根本 上提高汽车产 品性能 ，减少样车重复制造和试验。 Ｃ Ｅ技术研究汽车 Ｎ Ｈ特性已经有几种比较成熟 Ａ Ｖ
（ｏｓ、ｉｒｔｎ＆ Ｈ ｒ ｎｓ）作 为 重要 的法 规 和竞 Ｎ ｉ Ｖｂａｏ ｅ ｉ ａｓ ｅｓ， ｈ 争指标 在 当今产 品竞 争 中变 得举 足轻 重， Ｖ Ｎ Ｈ性 能 已成 为车 辆 品质 高 低 的分水 岭 。汽 车 Ｎ Ｈ特 性研 Ｖ 究 的 内容广泛 而且 复杂 ，乘员在 汽 车 中的一切 听觉 和触觉感 受都属 于 Ｎ Ｈ研究 的范 畴 ， Ｖ 此外 还包 括整
汽 车 集 团 自主研 发 项 目实践 ， 述 了有 限 单元 法在设 计初 始 阶段低 频 ＮＶ 分析 中的作 叙 Ｈ
用。 重点介绍了利用刚弹耦合模型及惯性释放方法进行整车强度分析 ， 固耦合室 内声 声 场 分析 ， 响分析 和 随机 响应 分析 以及 整车 动 态优化 设 计 ， 频 同时列 举 了相 关分 析 的项 目
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技 术纵横
轻 型汽 车技 术
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基于 Ｆ Ｍ 的整 车 Ｎ Ｈ Ｅ Ｖ 特性分析 与控制研究
张 守元 沈 磊 朱 建 伏 小龙 郁 强
ｆ 上汽 商用车 技术 中心） 摘 要
本 文概述 了汽车 ＮＶ 特 性研 究 的 ｃＡ Ｈ Ｅ仿 真分析 方 法及 其适 用 范 围。根据 国 内某
ＦｎｔＥｅ ｅｔ ｔｏ）是 把连 续 的 弹性体 离 散化 成 ｉｉ ｌｍ ｎＭｅｈｄ ｅ 有 限个 单 元 ， 通过 适 当的单 元形 函数计 算 单元 内部 任 一 点 的位 移 、 力 应 变 等力 学 特 性 ， 所有 单 元 应 将 的力学 特性 组 合在 一 起得 到 系统 整体 动 力学 特 性 。 由于 有 限元 方法 和相 应 分 析 软 件 的 日益完 善 以及 计 算 机 性 能 的逐 渐 提 高 ，使 它 成 为 研究 低 频 汽 车 Ｎ Ｈ特性 的重要 方法 ［对 于 ２— ０ Ｈ 以 内的结 构 Ｖ ３ １ ， ０ ２０ ｚ 振动及 室 内声场 特性 分析 可 以得 到准 确的结 果 。与