路面噪声传递路径分析与优化

yzhan79

　　1 介绍
　　路面噪声是车辆 NVH 性能开发过程中控制的一个重要指标。它作为车内主要声源影响乘员舒适 性。按照传递路径不同，路噪可分为结构传递声与空气传递声。本文介绍传递路径法(下文简称 TPA) 在结构传递声分析与优化中的应用。
　　结构传递路噪典型递路径如下。路面激励通过轮胎传递到轮心，轮心传入悬架，再通过悬架传 递到车身。其中悬架与车身界面有多条传递路径。使用 TPA 方法能识别出噪声传递的主要路径和次 要路径。随着建模、求解以及后处理的进步，基于仿真的 TPA 方法能够在早期快速准确的分析问题。

　　2 分析方法
　　影响路噪的主要因素有轮胎、悬架形式、衬套刚度以及车身侧底盘连接点的噪声传递函数。越 软的衬套和轮胎隔振效果越好，对路噪越有利。但衬套过软会影响车辆的操控稳定性。为了不影响 操控稳定性，本文重点关注车身噪声传递函数的优化。受限于燃油经济性的限制，传递函数优化不 能以牺牲重量为代价。使用 TPA 方法识别出关键路径，能在不牺牲重量的情况下满足整车振动噪声 的要求。

　　分析工况如图 1 所示，对轮心施加 0 到 200Hz 的单位激励，响应点为驾驶员人耳处声压。得到 图 2 所示的分析结果。从结果可以看出，峰值出现在 110Hz 和 130Hz。主要贡献来自于后悬架。
　　单独对后悬架做 TPA 分析。后悬架为扭力梁结构，与车身有 6 个连接点，忽略扭转自由度，共 有 18 条传递路径，分别为左右拖曳臂安装点，减震器安装点和弹簧安装点。传统的 TPA 法需要分 别计算传递路径和和传递力。HyperWorks12.0 提供了一个新功能，借助 PFPATH 卡片，基于仿真 的 TPA 计算一次完成，求解器会自动将分析所需所有物理量输出到 H3D 文件中。计算完成后将分 析结果导入 NVH Utilities 中的 Transfer Path Analysis 模块，该工具会自动进行后处理。整个分析流 程大为简化。

　　3 分析与优化

　　110Hz 的 TPA 结果如图 3 所示，贡献量最大的路径为后减震器。分别查看传递力图 4 与传递函 数图 5 可看出，传递力与传递函数在 110Hz 附近峰值重合，导致了该路径的贡献最大。

　　对该路径的传递函数进行优化。通过板块贡献量分析，发现 C 柱和顶棚对该传函贡献量最大。 优化工作围绕这两个板块进行。

　　3.1 C 柱优化
　　在白车身上进行 ERP 分析。加载点与噪声传递函数一致，选择后减震器安装点。ERP 响应面 选择 C 柱区域。分析结果如图 6 所示，从结果可以看出 C 柱在 110Hz 显示了较高的辐射声功率。对该区域加筋优化后 110Hz

　　辐射声功率下降了 4dB。


　　3.2 顶棚优化
　　顶棚优化不影响造型，通过以下两个方案实现。
　　a) 增加一根顶棚横梁，以提高顶棚模态
　　b) 在顶棚增加阻尼垫，减小顶棚振动幅值

　　以上两个优化方案实施后，减小了传递路径上的幅值。将方案放回整车模型中验证，结果以上 两个优化方案实施后，减小了传递路径上的幅值。将方案放回整车模型中验证，结果所示，方案 1 和方案 2 分别将 110Hz 声压幅值降低了 2dB，两个方案同时实施将幅值共降低了 4dB。结果表明在 TPA 方法找到关键路径。通过对该路径的优化，成功降低了整车所关注频率的噪声水平。


　　4 结论
　　图 7 最终优化结果
　　本文使用纯仿真的 TPA 方法，找到了影响路噪的关键传递路径。通过对该路径的优化将整车的 噪声水平有效降低。借助 HyperWorks 12.0 整个分析的流程得到简化，提高了分析效率。

　　5 参考文献

　　[1] Byung Kyu Yoo, Kyoung-Jin Chang, Road Noise Reduction Using a Source Decomposition and Noise Path Analysis, SAE 2005 Noise and Vibration Conference and Exhibition, 2005-01-2502 [2] HyperGraph2D 12.0 User Guide, 2013

转自：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz= ... pUe0cZS4xfYBn8zE#rd