整车传递路径（TPA）仿真分析及应用

3年前浏览4387

传递路径分析（Transfer Path Analysis）可对复杂结构的振动噪声源及传递路径进行分解和排序，精准找到振动或噪声问题的根源，可应用于整车开发的整个流程中。

TPA有频域和时域两种算法,频域TPA用工作载荷的频谱乘以传递函数，得到该条路径的贡献量也是频域的；时域TPA用工作载荷的时域时间与传递函数的逆FFT做卷积，得到该条路径的贡献量也是时域的。

TPA分析其实就是从“源-路径-接受者”这三者进行识别和分析，常见的源有如路面、发动机或电机、冷却风扇等等，路径主要包括结构和声学路径，接受者主要是人的听觉和触觉（噪声和振动等）。

一、整车传递路径分析相关基础

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。

结构噪声是指路面激励通过轮胎、底盘悬架和车身结构在车内形成的中低频噪声。空气噪声是指轮胎与路面之间相互作用产生的噪声通过空气传入车内的中高频噪声。从频率特性来看，路噪分为低频路噪、中频路噪及高频路噪。

在“源-路径-接受者”的模型中，如发动机或冷却风扇等激励源是通过悬置、衬套与车身相连接，因此，整个模型系统可分解成两部分：包含所有激励源的主动子系统和包含传递路径与接受者的被动子系统。

我们一般将与悬置或衬套的连接的车身等被动系统定义为一个独立的控制体，称为传递路径分析的被动侧，即一般是内饰车身模型；这些路径一般是悬置或衬套等软连接点，也可以是螺栓等硬连接点；只是若需要考虑螺栓等硬连接的传递路径，首先需要将螺栓转换成刚度较大的衬套等软连接，再在定义控制体的时候加上这些转换的硬连接点。

而一般将与悬置或衬套连接的发动机或冷却风扇等激励源侧称为TPA分析的主动系统。主动系统与被动系统通过悬置或衬套连接，振动或噪声通过悬置或衬套的衰减传递给车身等被动侧，进而传递给车内，表现为车内的振动和噪声。

对于汽车而言，空气声声源主要有发动机、变速器辐射的噪声，发动机连接的附件辐射的噪声，例如风扇，进排气噪声，路噪和风噪等。空气声穿透车身吸隔声材料到达车内，或通过空洞和缝隙到达车内，进而引起车内的振动或噪声。

二、 TPA分析相关基础

TPA分析主要是从整车的角度进行考察，即激励通过各条可能的路径传递给车内，包括结构声以及空气声。在中低频率下，主要以结构声为主；在高频率，如1000Hz以上，主要以空气声传递为主，本文主要从结构声的传递路径进行分析。

图1 整车传递路径分析模型

其中Xi为在某一位置的声学或结构响应；

(X/F)i为路径i的声学或结构传递函数；

Fi为来自路径i的接附点的传递力。

三、TPA分析一般设置

1、TPA分析通常有两种方法，一种是一步法TPA，首先需要计算可能的关键接附点的作用力，这个接附点定义需要熟悉整车结构以及工作原理，不能遗漏可能的路径，即下图中的point mobility；其次，计算定义的所有关键接附点的传递函数，包括噪声传递函数和振动传递函数等；然后通过这些接附点的力和计算的传递函数进行TPA计算。

2、第二种是一步法TPA，该方法将接附点的力和传递函数集成在一个文件中，即通过这一个文件进行整车TPA计算。

3、求解工况及参数设置

如已知发动机垂向激励载荷，利用TPA进行贡献量分析，并分析其27Hz时的响应峰值原因。

4、TPA分析结果处理

（1）TPA分析结果如下所示，其中蓝色线为各条路径叠加计算的总响应，红色线为直接求解得到的响应，一般两条曲线基本重合。