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[车辆工程] 汽车舒适性要求越来越高,如何做好整车模型的NVH分析?

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发表于 2019-8-30 09:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  NVH是噪声、振动、舒适性 (Noise、Vibration、Harshness) 的英文缩写。这是衡量汽车制造质量的一个综合性问题。车辆的NVH问题是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一,其特性的研究不仅仅适用于整个汽车新产品的开发过程,而且适用于改进现有车型乘坐舒适性的研究。

  汽车振动噪声 (NVH) 性能分析,通常采用基于模态的有限元分析方法。如果把相关的频率范围提高且覆盖了大部分的声谱,就能提高这种分析的准确度。不过,是以牺牲模型尺寸为代价来提高准确度,因此需要精细划分网格才能准确捕获高频状态。

  随着模型尺寸的增加,我们需要更高效的数值方法来将分析时间控制在合理范围内。Abaqus6.6版推出的Abaqus自动多层次子结构 (AMS) 特征求解器有助于满足这一要求。随着6.7版推出新的SIM架构,Abaqus中基于模态的线性动力学的性能也得到相应提高。此外,SIM架构还具有扩展功能,包括损耗效应,从而能在稳态动力学 (SSD) 分析中使用结构阻尼和材料粘滞阻尼。

  分析目的是,论证了典型的整车NVH分析如何能从Abaqus/AMS和基于SIM的SSD分析方法中获取更好的结果。

  有限元分析法
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  图1 整车模型

  图1所示的是当前分析中所使用的乘用车整体模型。我们将考虑两个SSD仿真,一个是仅针对结构的非耦合分析,另一个是包含车内空气的耦合分析。Abaqus中基于模态的SSD分析包括两个分析步:一是特征值提取,随后是频率响应计算。对当前分析来说,频率提取范围的上限选定为450Hz,而频率响应计算最高为300Hz。

  在两个分析中,车辆的滚动通过前轮转向节中心点施加集中载荷进行仿真。这在图1中标注为“驱动点”。所有材料应用结构阻尼,而车辆在每个车轮的底部施加约束。

  非耦合结构分析
  非耦合结构模型有271872个单元,激活的自由度有1703161,AMS特征求解器在全局截止频率450Hz下逼近2166个特征模态。与此形成对比的是,Lanczos特征求解器可计算2199个特征模式。AMS与Lanczos特征求解器采用不同的理论方法来确定特征解,因此,在特定频率范围内会发现不同数量的特征值。AMS特征求解器计算所得自然频率和Lanczos 特征求解器的相对误差请见图2。
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  图2 Abaqus/AMS所得的自然频率与Lanczos特征求解器所得结果的误差比较

  在全局截止频率450Hz下,相对误差低于1.15%。在300Hz下,也就是频率响应分析最关注的区域,误差低于0.45%。这说明AMS特征解算确定的频率响应函数中的共振峰值是准确的。图3给出了代表性的位移幅值轮廓图。
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  图3 6.6 Hz对应的第十个结构特征模态

  为了抵消求解特征频率数量限制造成的截断误差,可以在频率响应分析中引入残余模态。残余模态是通过结构承受一个单位载荷的静力学响应来表征的,单位载荷是与SSD中使用的真实载荷相对应的。频率响应函数采用1Hz的增量在1Hz到300Hz的范围内进行计算,基于SIM的SSD分析程序的解算准确度通过与SSD直接法程序相比较进行定性评估。

  请注意,直接求解SSD程序是以模型物理自由度直接进行计算的,求解分别在两个输出位置加以比较,一个是驾驶员侧的驱动点,另一个是传输点(图1)。

  来源:达索系统微信公众号(ID:DassaultSystemes)

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发表于 2019-9-2 17:07 | 显示全部楼层
AMS只是解决了频响分析的计算效率的问题,精度有损失,所以商业软件吹嘘说的"高精度",就是尽量降低精度损失而已,本质是不够精确的。

另外,对整车NVH仿真分析的痛点问题,还没有摸到边哦。
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