汽车工业发展至今100多年来,汽车的功能从最初担任运输工具的角色,到如今已成为千家万户不可或缺的消费品,消费者在购买汽车时已经将汽车的NVH性能即噪声(Noise)、振动(Vibration)、粗糙度(Harshness)视作一个重要的衡量指标,对于车内噪声的控制也是彰显汽车厂商核心竞争力的体现。因此针对汽车路面噪声开发一套完整的提升汽车NVH性能技术路线是十分有必要的。
本文以某试验样车为研究对象,根据“激励源-传递路径-振动响应”的车内噪声产生机理,利用传递路径分析方法对车内噪声展开研究。对比多种传递路径分析方法,选择传统传递路径分析方法进行分析。对车身的51条传递路径建立车内噪声传递路径分析模型。通过实车道路测试采集60km/h熄火滑行工况下激励点的振动加速度信号与车内目标点噪声数据,将所采集到时域信号经过后处理得到相应频谱数据。在结构模态实验室中,利用力锤法测量传递函数,对采集到的频率响应函数进行相干函数分析,验证了所测得频率响应函数的准确性。利用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)对部分相关的路面激励信号进行解耦,以得到的主分量替代原始工况测试数据作为逆矩阵输入,求解出激励载荷,并将其用于传递路径贡献量计算和噪声预测的激励输入。
根据传递路径分析原理,利用激励载荷与传递函数计算各条传递路径在不同频率下的噪声贡献量,分析出右后拖拽臂Z向路径对车内噪声影响最大,同时发现左后拖拽臂Z向对车内噪声贡献量也较大,为后文噪声优化奠定基础。最后将车内噪声实测值与主成分分量合成值进行对比,对所建立传递路径模型的准确性进行验证,同时总结了车内噪声实测值与合成值差异的原因。
利用有限元仿真建立整车模型进一步验证传递路径分析结果,对白车身模型模态分析后得到仿真模态的整车一阶弯曲和整车一阶扭转模态,满足工程经验,对比试验模态频率验证了有限元模型的有效性。将激励载荷数据载入声固耦合模型进行噪声传递函数分析,发现后拖拽臂与后减震器在20Hz~40Hz内声振灵敏度较高,超过了工程经验值。对激励点施加单位载荷进行原点动刚度分析,发现后拖拽臂与后减震器的动刚度较差,对车内噪声影响较大,且根据整车仿真模型进行车内噪声预测发现在30Hz处存在噪声峰值,验证了路面噪声贡献量分析结果准确。
对车身局部结构模态分析,发现车顶棚模态频率与发动机舱平衡杆模态频率均和整车一阶扭转模态频率相近,考虑是声共振现象导致产生噪声峰值。通过CAE软件对噪声弱点的局部结构进行仿真优化,对改进后的模型再次进行噪声传递函数分析,发现后拖拽臂Z向和后减震器Z向的噪声传递函数在30Hz处有了明显改善,并再次对车内噪声进行预测,发现该车的NVH性能得到了有效提升。