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1、NVH-CAE介绍及长安在NVH开发中CAE的应用,报告人：庞剑 材料准备：庞剑、周建文、张磊、李静波、陈琳 时 间：2009年03月20日,长安NVH-CAE团队,专家：庞剑、蓝军、许春铁,车身NVH-CAE 发动机NVH-CAE 动力总成悬置系统NVH-CAE 动力传动系统NVH-CAE 进气系统与排气系统NVH-CAE 路面-轮胎及悬架NVH-CAE 整车NVH-CAE,目 录,车身整体模态分析 部件模态分析 IPI（接附点动刚度）分析 NTF（噪声传递函数）分析,车身NVH-CAE 发动机NVH-CAE 动力总成悬置系统NVH-CAE 动力传动系统NVH-CAE 进气系统与排气系统NV
2、H-CAE 路面-轮胎及悬架NVH-CAE 整车NVH-CAE,车身整体模态NVH-CAE,在详细设计阶段，采用有限元方法对白车身、TB进行模态分析找出车身设计的薄弱点，并提出优化建议，达到车身模态目标值，避开发动机怠速波动频率区间（二阶）。,针对车身重要的部件，设定目标值，根据计算结果，提出优化建议，达到部件模态目标值，避免怠速共振等NVH隐患。,车身局部模态NVH-CAE,IPI（接附点动刚度）分析,车身接附点动刚度关注车身与底盘、动力总成的安装点动刚度特性。通过对车身接附点的动刚度进行控制，可以避免动力总成和路面的激励产生的振动在接附点被放大。,志翔,对于车身接附点没有满足动刚度设定目标
3、值的频段采用直接激励法计算车身加速度响应和应变能分布，找出薄弱区域进行优化。,IPI（接附点动刚度）分析,NTF（噪声传递函数）分析,NTF（噪声传递函数）关注底盘和动力总成与车身接附点激励引起的车内驾驶员或乘员耳侧声压响应，可以考察车身结构对车内噪声的敏感特性。,对通过NTF计算得到峰值频段，可以通过考察与车内声腔耦合面的贡献量判断引起峰值的主要结构板件，进一步进行优化。,NTF（噪声传递函数）分析,车身NVH-CAE 发动机NVH-CAE 动力总成悬置系统NVH-CAE 动力传动系统NVH-CAE 进气系统与排气系统NVH-CAE 路面-轮胎及悬架NVH-CAE 整车NVH-CAE,激励源
4、分析 结构分析,针对机械噪声产生机理，将分析工作内容分为激励源分析和结构分析两部分。,零部件级分析： 缸盖振动分析 缸体振动分析 薄壁罩壳振动分析 发动机及附件支架分析 系统级分析： 动力总成分析,曲轴系振动分析 活塞激励分析 配气机构分析 正时系统振动分析,激励源分析,结构分析,分析目的：优化曲轴系动力学特性，降低动力总成激励。 方法描述：运用MBD分析方法，考虑轴承EHD 关注结果：曲轴系扭振状况、主轴承载荷、进行TVD参数优化、飞轮动态特性。,简化曲轴系模型,多体动力学分析,动力学结果判定,曲轴系振动分析,激励源分析,分析目的：优化活塞敲击激励，降低活塞敲击载荷。 方法描述：考虑冷、热载
5、荷对活塞和缸套型线的影响，结合FE和MBD进行分析 关注结果：活塞侧倾角、活塞与缸套接触力。,活塞热变形分析 缸套装配和热分析,多体动力学分析,动力学结果判定,活塞、缸套型线提取,激励源分析,活塞激励分析,分析目的：凸轮型线优化、弹簧刚度优化、飞脱和反跳研究、降低配气机构载荷。 方法描述：FE与MBD方法的结合，对整个配气机构进行分析 关注结果：气门落座力、弹簧接触力、凸轮轴承力。,部分零部件刚度分析 凸轮型线获取,多体动力学分析,动力学结果判定,配气机构分析,激励源分析,分析目的：链条和皮带传动特性分析，正时激励优化。 方法描述：使用基于MBD的分析方法。 关注结果：张紧器接触力、皮带运动轨
6、迹、进排气轮角速度、齿间啮合力。,前端正时参数输入,多体动力学分析,动力学结果判定,激励源分析,正时系统振动分析,分析目的：基于标准的发动机激励，对缸盖进行强迫振动分析，与参考标准进行比较，判断其NVH性能，并优化薄弱处 方法描述：基于NVH数据库和FE方法的仿真分析 关注结果：模态频率、表面速度级、声功率贡献量,缸盖FE建模,缸盖模态分析,缸盖频响计算及结果评判,缸盖振动分析,零部件级结构分析,分析目的：基于标准的发动机激励，对缸体进行强迫振动分析，与参考标准进行比较，判断其NVH性能，并优化薄弱处 方法描述：基于NVH数据库和FE方法的仿真分析 关注结果：模态频率、表面速度级、声功率贡献量
7、,缸体FE建模,缸体模态分析,缸体频响计算及结果评判,缸体振动分析,零部件级结构分析,分析目的：基于标准的发动机激励，对短发动机进行强迫振动分析，评判各薄壁件声功率贡献量，优化薄弱处 方法描述：基于NVH数据库和FE方法的仿真分析 关注结果：模态频率、表面速度级、声功率贡献量,短发动机FE建模,短发动机模态分析及结果评判,短发动机频响计算及结果评判,薄壁罩壳振动分析,零部件级结构分析,分析目的：校核和优化发动机各支架和附件支架模态频率 方法描述：基于FE方法 关注结果：模态频率、振型、应变能,附件支架模态分析,发动机支架模态分析,零部件级结构分析,发动机及附件支架分析,分析目的：动力总成整体、
8、局部模态优化 方法描述：基于FE方法，仿真与试验结合 关注结果：动力总成一阶弯曲/扭转模态频率、振型、频率密度，发动机附件局部模态。,变速箱FE建模及模态分析,分析与试验结果的比较,模态结果分析及优化,动力总成分析-模态分析/优化,分析目的：在已知动力动力总成各种载荷的基础下，对动力总成NVH性能进行分析和优化 方法描述：基于FE、MBD和BEM方法，仿真与试验紧密结合。 关注结果：零件表面速度级、辐射声压、支架振动、零件声功率贡献量、激励灵敏度。,动力总成模态缩减,动力学分析及结果评判,强迫响应分析及结果评判,声辐射分析及结果评判,动力总成分析-振动分析/优化,控制动力总成的固有频率 模态频
9、率分布与能量解耦 动力总成传递到车身振动的衰减 极限工况下动力总成位移,车身NVH-CAE 发动机NVH-CAE 动力总成悬置系统NVH-CAE 动力传动系统NVH-CAE 进气系统与排气系统NVH-CAE 路面-轮胎及悬架NVH-CAE 整车NVH-CAE,动力总成悬置系统,悬置系统是指动力总成（包括发动机、离合器及变速器等）与车架或车身之间的弹性连接系统，该系统的好坏直接关系到发动机与车体之间的振动传递，影响整车的NVH性能。一个好的动力总成悬置系统，可以较好地控制发动机本身的激振力向车体部分传递，不使底盘和车身在发动机工作时产生强烈的振动和噪音，提高汽车乘坐舒适性和使用可靠性。,多体分析
10、模型,动力总成：6自由度刚体 车体： 6自由度刚体 悬架弹簧：试验结果 悬置力：试验结果拟合的传递函数,控制动力总成的固有频率,动力总成的转动惯量 隔振器的位置 隔振器的刚度,模态频率分布与能量解耦,在分析系统刚体模态时，必须考虑各刚体模态避开发动机怠速的激振带和车体固有频率带，重要模态之间必须解耦,悬置系统优化,优化问题 通过计算机优化多目标优化算法寻找优化解 优化程序 ADAMS/View & iSight 优化变量 悬置件三向静刚度、 液压悬置损失角、悬置布置点 优化目标 避开激振频率带、重要刚体模态解耦、满足限位要求等 约束条件 工艺制造约束、位置约束等,车身NVH-CAE 发动机NV
11、H-CAE 动力总成悬置系统NVH-CAE 动力传动系统NVH-CAE 进气系统与排气系统NVH-CAE 路面-轮胎及悬架NVH-CAE 整车NVH-CAE,传动轴系统NVH-CAE,传动轴在发动机转速范围内可能与发动机主要激励频率产生共振，可以通过模态计算后添加吸振器或安装支架来降低振动幅值或提高传动轴模态频率。,车身NVH-CAE 发动机NVH-CAE 动力总成悬置系统NVH-CAE 动力传动系统NVH-CAE 进气系统与排气系统NVH-CAE 路面-轮胎及悬架NVH-CAE 整车NVH-CAE,消声元件的传递损失分析 进气口的噪声分析 排气口的噪声分析 消声元件的辐射噪声分析 排气系统结
12、构振动分析,传递损失模拟,消声元件的传递损失分析,进气口的噪声分析,尾管噪声模拟和插入损失计算,排气口的噪声分析,排气系统模态分析优化挂钩位置,排气系统结构振动分析,车身NVH-CAE 发动机NVH-CAE 动力总成悬置系统NVH-CAE 动力传动系统NVH-CAE 进气系统与排气系统NVH-CAE 路面-轮胎及悬架NVH-CAE 整车NVH-CAE,轮胎特性分析 轮胎与路面的摩擦噪声分析 底盘系统的模态分析 底盘系统的响应分析,通过对底盘系统进行模态分析，可以考察底盘系统各性能部件参数是否设置合理。在充分考虑操稳性的要求下，通过调整性能参数，可提高整车NVH性能。,底盘系统模态分析,通过对底
13、盘系统进行频响分析，可以考察底盘系统对不同频率激励力的响应性能。用于指导针对NVH性能的底盘性能参数调校。,底盘系统频响分析,车身NVH-CAE 发动机NVH-CAE 动力总成悬置系统NVH-CAE 动力传动系统NVH-CAE 进气系统与排气系统NVH-CAE 路面-轮胎及悬架NVH-CAE 整车NVH-CAE,整车模态分析 怠速振动响应分析 加速噪声响应分析 路面激励噪声响应分析 风激励噪声分析,整车模态分析是观察整车各个部件在外界激励作用下振动特性的重要手段，通过避频，能够有效地避免部件之间的共振以及部件的自振，提高NVH性能。,整车模态分析,整车怠速振动性能是重要的NVH性能之一。通过在
14、整车有限元模型中施加怠速工况下的理论激励或测试激励可以仿真计算方向盘、底盘等部件的怠速振动性能，以提前发现整车设计中的弱点。,怠速振动响应分析,车内加速噪声性能是最重要的NVH性能之一。通过在整车有限元模型（含声腔）中施加加速理论激励或悬测试激励可以仿真计算方向盘、底盘等部件的计算噪声性能，以提前预测整车加速噪声性能。,加速噪声响应分析,路面激励是产生车内噪声的重要激励源，通过仿真计算车内噪声对路面激励的敏感特性，能够为优化车身和底盘部件提供方向。,路面激励噪声响应分析,风激励噪声分析,a)前座头部位置声压级 b)货舱较低位置,用统计能量方法预测汽车高速行驶下，由于风激励而产生的噪声,谢 谢！,