NVHD整车建模及分析技术在整车NVH开发中的流程及应用
当汽车行驶在粗糙沥青路面时，路噪问题是顾客最容易关注到的，如在某一频率下感觉到明显的轰鸣，直接影响乘客的感受。汽车路噪声是指在汽车行驶过程中，由于轮胎与路面之间不断的碰撞和摩擦等相互作用，对车内产生振动或噪声。从产生机理来看，一般分为结构噪声和空气噪声。
NVH（ Noise、Vibration、Harshness ）是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接的。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和汽车的NVH问题有关系，而各大汽车企业有近20%的研发费用花费在解决汽车的NVH问题上。在汽车NVH开发过程中，仿真是其中非常重要的一部分，可以在前期进行性能分析和改善，在后期可提供方向指导和建议参考。
NVH的重要性
NVH对顾客非常重要：NVH的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素；
NVH影响顾客的满意度：在所有顾客不满足的问题中，约有1/3是与NVH有关；
NVH影响到售后服务：约1/5的售后服务与NVH有关。
从整体上可分为：结构NVH及声学NVH仿真。
在当前结构NVH仿真在汽车CAE开发中仍占有较大比重，结构NVH是基础，是其他性能开发的基础，如车身接附点动刚度没做好，去做声学包仿真，感觉有点不合适；首先基础的结构NVH性能必须做到位，然后再去做声学包等之类提升整车性能及品质的仿真分析优化。结构NVH仿真在各大企业都有不同的定义，不管是分析条目还是考察指标。
结构NVH分析包括以下分析（不限于）：
（1）车身骨架系统
车身模态分析、车身弯曲刚度分析、车身扭转刚度分析、车身接附点动刚度分析（包括底盘安装点及附件安装点）、车身钣金灵敏度分析、车身阻尼片布置分析、车身局部安装点静刚度分析（如座椅及安全带卷收器）等；
（2）底盘系统
转向系统模态分析、动力传动系统模态分析、传动系统扭振分析、悬置系统模态分析、关键支架及系统模态分析等；
（3）Trimmed Body级
TB模态分析、GPA分析、PACA分析、FRF分析、声腔模态分析、NTF分析、VTF分析、IPI分析（一般放在车身里分析，可在早期进行优化分析）；
（4）整车级
整车模态分析、整车TPA分析、整车路噪分析（如怠速、加速分析）、动力总成质心灵敏度分析、整车Spindle灵敏度分析、传动轴不平衡分析、轮胎不平衡分析、整车Brake Shudder分析、整车Impact分析、整车冷却风扇不平衡分析等；
（5）声品质相关分析
异响分析、锁扣安装点动刚度分析、关门瞬时冲击分析等
一、整车NVHD的作用
整车NVH分析，如加减速、路噪等分析工况，都需要准确的分析模型，利用 NVHD 对整车进行模块化建模，可以利用其专业的模型管理策略对模型进行管理。
图1 NVHD 整车建模流程
二、整车NVHD的建模流程
2.1 NVHD 建模主要包含有以下内容：
（1）Assembly Module 装配树创建；
（2）Model prepare 模型预备处理；
（3）Connector 创建；
（4）Batch批处理；
（5）模型检查和导出。
图 2 整车NVHD数据文件类型
2.2 各子系统模型建立，在整车NVHD建模中，可以在NVHD界面建立各子系统，也可在前期建立好。如在前期修改各连接点的名称，作为Tagpoints连接，如FL_PT_M，为左悬置连接点名称。
图 3 连接点名称修改
2.3 同样建立其他各系统独立的模型以及连接点名称。同时将各连接点采用plotel单元连接，用于模型显示。如该整车包括以下系统，分别是TB、PT、Frt_sus、Rear_sus等。
图 4 整车NVHD整车模型
三、NVHD整车建模主要有以下两种方法：
3.1 Assembly Module 装配树建模方法，在软件界面进行操作进入 NVHD 模板，在菜单栏的 view 选项中选择显示Assembly，右键点击 Module Model，显示如下图所示，选择 Create Module 即可;
图 5 整车NVHD界面建模
模型的赋予通过Represention操作定义，如下所示。
图 5 整车NVHD模型的赋予
3.2 Assembly Module 装配树建模方法模型修改
所有的模型修改，包括单元、节点及连接点定义等，都是通过Model下面的Prepare Model进行。
图 6 整车NVHD子系统模型修改
3.3 Assembly Module 装配树建模方法各子系统之间连接方法，可采用Interactive或Automatic方法。
图 7 整车NVHD连接建模方法
3.4 Assembly Module 装配树建模方法各连接属性修改和实现
图 8 整车NVHD连接建模方法
图9 整车NVHD整车模型
3.5 整车NVHD批处理建模方法
基于模型树Excel表建模，非常快捷高效，即批处理。将各模型文件及地址放在模型树中进行管理，包括节点、单元及属性等。
图 10 整车NVHD批处理建模方法
四、整车NVHD整车分析应用
通过整车NVHD可以快速建立整车NVH模型，可用于整车级分析，如整车路噪、怠速以及整车DSA分析等。
4.1 整车NVHD整车超单元路噪分析，可根据实车路谱载荷进行整车路噪分析，同时可以采用超单元进行整车设计灵敏度及多样本优化分析。
图 11 整车NVHD整车超单元路噪分析
4.2 整车NVHD DSA分析，传统的灵敏度分析是通过工况分析，必须进行相应的优化设置，并能输出.slk或者.sens文件，通过.slk或者.sens文件查看并识别高灵敏度变量。NVHD中的设计灵敏度分析可用于寻找对用户关注响应“灵敏”的参数，并且可进行对设计变量进行批处理。所谓设计灵敏度，即响应对设计变量的偏导数。
NVHD中的设计灵敏度分析(Design Sensitivity Analysis，以下简称DSA)可用于寻找对用户关注响应“灵敏”的参数。所谓设计灵敏度，即响应对设计变量的偏导数。以线性静态分析控制方程为例：
两边对设计变量X求偏导数：
则位移矢量U对设计变量的偏导数为：
一般来说，响应可以表示成U的函数：
所以响应对设计变量的灵敏度可以表示为：
图 12 整车NVHD整车DSA分析
图 13 整车DSA分析结果
图 14 整车DSA分析结果（14Hz）
可以直接通过Export Set将灵敏度排名前10的变量导出，将这10个变量放在优化头文件中，快速用于尺寸优化。
图 15 整车DSA优化结果（14Hz）
4.3 整车NVHD TPA分析，在整车NVHD中可以通过一步法或二步法进行TPA分析，每一种方法非常的便利和高效。
图 15 整车NVHD整车TPA分析
（1）在NVHD中TPA分析有两种方法，一种是 Two Step TPA，这种方法需要计算关键接附点的作用力和关键接附点的传递函数，然后通过力和传递函数进行TPA分析计算。
（2）另一种是One Step TPA，该方法通过关键字就可进行TPA的计算，非常便捷高效，且两种方法TPA计算结果基本一致，可以根据实际情况进行选择。
图 14 整车NVHD整车两种TPA分析结果对比
五 小结
NVHD是整车NVH仿真分析的必备分析优化工具，NVHD 提供了多样化的整车NVH分析模板和途径，可以采用如超单元等方法快速进行产品方案的验证分析，在有限的项目开发节点内提供更多的优化方案和开发思路。
