基于LMSVirtual.Lab的整车振动及声学响应分析

1.概述

    在现代汽车设计过程中，CAE分析起到越来越重要的作用，在汽车设计初期即可快速的取得结果，从而取代后期大量的试验，使得汽车设计周期大大缩短，降低研发成本。而作为汽车性能重要指标的NVH在现代汽车市场中越来越受到人们的重视，也成为许多厂家核心竞争力的一部分，涉及车辆的振动噪声问题已经成为汽车技术领域的一个研究热点。

    随着国内整机厂汽车CAE技术的成熟，利用CAE技术模拟汽车NVH问题已经不仅仅局限于零部件及子系统的模态，基于整车模型的整车振动和噪声响应的模拟预测技术也已经逐渐被掌握。在设计的虚拟样机阶段即可预测振动噪声水平，以便及时的更改设计，达到可接受的振动噪声水平。发动机是汽车主要的振动和噪声源。发动机怠速时产生的振动与噪声水平是汽车用户对汽车NVH性能的第一感觉。本文运用LMS Virtual.Lab软件对由发动机怠速引起车内方向盘的振动及乘员耳旁的噪声分析进行方法研究。

2.整车模型的建立

    整车模型是一个复杂的系统，本文以目前公司正在研发的某款车型为例，构建整车模型。所用整车模型节点有1649400个，单元有1925038个，包括Trimmedbody、前后悬、轮胎、动力总成及排气系统等。由于模型庞大，直接建立整车模型进行模拟分析不但耗时巨大，而且不利于子系统模型的准确性判断。因此，本文采用LMS.VirtualLab中的模态综合法进行计算，即先分系统计算模态，最后进行模态综合的方法分析整车振动和声学响应。将整车模型分为Trimmedbody、前悬架、后悬架及动力总成和排气系统四个系统，其中转向系统包含在Trimmedbody中，以便转向杆与转向横拉杆之间MPC的建立。各系统内的部件连接关系通过合理的释放或者约束rbe2及弹簧自由度来实现，没有模型的部件如散热器、膨胀箱、后视镜及各功能电机等用集中质量点来代替，包含质心位置、质量及转动惯量等信息。

    由于模型中节点和单元数量比较多，如果输出所有节点单元的结果信息，结果文件将是巨大的，也没有实际的工程意义，因此，本文只输出线框模型的结果信息，利用线框模型进行进一步的模态综合和传递函数计算。各系统模型如图1-4所示。

    图1 Trimmedbody线框模型

    图2 前悬架线框模型

    图3 后悬架线框模型

    图4 动力总成及排气系统线框模型

3.整车模态综合及振动声学响应分析

    3.1 整车模态分析