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NVH研发工程师:盘点汽车NVH仿真的主要内容

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导读: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。

一、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:1/5的售后服务与NVH有关。
NVH涉及的范围
NVH涉及面非常广:在所有动态性能领域(NVH、碰撞安全、操稳、经济性等)中,NVH是涉及面最广的领域。
  • 1、车身

  • 2、电机、变速器等动力系统

  • 3、底盘及悬架

  • 4、内饰系统

  • 5、电子电器

  • 6、……

二、决定NVH开发的因素

三、NVH开发是一个目标制定-分解-验证的过程

Benchmark分析

——数据库数据

——竞争车的比较测试与分析(主观与客观)
目标设定
——确定市场及竞争目标
——考虑成本、重量、与其他系统之间的平衡
——确定目标
目标分解
设计认证

四、CAE在NVH开发中的地位

1、CAE是NVH开发中重要的一环,特别是数字样机阶段,能预测设计缺陷及缩短开发周期等;

2、在实车调校阶段,能协助支持实车问题并提供相应方案。

五、汽车NVH仿真频率段

1、超低频段:2-50Hz,如悬架模态分析、座椅安装点静刚度分析、VTF分析等;

2、低频段:20-200Hz,如模态分析、阻尼分析、接附点动刚度分析、NTF分析等;

3、中频段:100-1000Hz,如正碰、侧碰传感器安装点动刚度分析、ECU安装点动刚度分析、零部件及关系子系统隔声性能分析(如防火墙);

4、高频段:400-8000Hz,如零部件及关系子系统隔声性能分析、整车声学包性能分析及优化、整车内外声场分析等。

六、汽车NVH仿真的主要内容

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。
1、NVH仿真通常包括以下内容
  • 竞品车 NVH分析;

  • 目标定义(根据竞品车和相近车型);

  • 开发车型NVH分析及优化(包括开发的前期各阶段);

  • 开发车型的试验相关性及模型标定;

  • 实车问题跟踪及解决方案;
2、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
3、声学NVH分析包括以下分析(不限于):
  • 零部件及关键子系统隔声量分析(如防火墙);

  • 整车风噪分析;

  • 整车声学包性能分析;

  • 整车内外声场分析等。

七、NVH仿真 主要的应用软件及资源

1、三维软件:Catia、UG、Pro/E等
2、前处理软件:Hypermesh、ANSA、Abaqus/CAE、Amesim、SnRD等
3、求解软件:Nastran、Optistruct、Radioss、Abaqus、Patran、Virtulab、Vaone等
4、后处理软件:Hyperview、Abaqus/View、Virtulab、Testlab、Vaone、Amesim、SnRD等
5、计算资源:普通计算机、工作站、PBS、云计算平台等

八、NVH仿真目标或参考值来源

NVH仿真目标或参考值没有统一的具体数值,每个企业要求也不一样,但目标定义原则一般有:

1、激励源频率(如路面、发动机激励、风扇激励、压缩机激励等);

2、目标分解(如性能分解提供);

3、NVH相关理论(如隔振理论、模态理论等);

4、相近车型参考值;

5、竞品车型分析或测试值;

6、已有的数据库。
每一项分析都有其分析意义及目的,一个产品要有竞争的NVH性能,NVH仿真过程必不可少,也是企业核心竞争力非常重要的一部分。NVH性能优越,需要经验丰富的NVH分析及开发人员、合理的目标值、充分的分析考察条目、良好的工艺及制造能力、优秀的产品设计能力、全面的试验测试能力及完善的产品开发流程及管控。

九、写在最后

以上内容来自《汽车NVH一本通》机械工业出版社,2023.10。推荐学习《汽车NVH一本通》配套视频教程:汽车主机厂整车路噪仿真及优化实战应用41讲——全解汽车路噪工程仿真及优化技术,涵盖理论/路谱/建模方法及技巧/数据处理/优化方法及技巧/路噪仿真方法/噪声/ 优化策略技术。本课程理论与实际相结合,注重实际项目的实战, 希望对仿真学习者有所帮助。以下是课程大纲

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来源:仿真秀App
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首次发布时间:2024-10-21
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