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路躁的优化该如何去考虑？
2021-03-22 13:29:17· 来源：误入CAE的程序员 作者：朱淑强
路噪按照传递路径原理大致可以分为三个影响因素：首先是从粗糙路面到轮心，考验的是轮胎本身的力传递性能，轮胎的好坏有一部分可以根据这个来判断；其次是从轮心
路噪按照传递路径原理大致可以分为三个影响因素：首先是从粗糙路面到轮心，考验的是轮胎本身的力传递性能，轮胎的好坏有一部分可以根据这个来判断；其次是从轮心到底盘接附点的力传递特性，考验的是底盘设计的好坏，包括力传递的是否均衡、传递过程中有无模态耦合造成力传递放大现象等；最后是车身本身的传涵，即从底盘接附点到人耳处的声压响应，在该传涵上是否由于车身的局部全局模态、声腔的模态等造成传涵明显峰值。下面主要从这三个因素分别举例说明。
图1 路噪的原理
1. 轮胎自身的力传递特性对路噪的影响
轮胎的好与坏，大概一部分可以从其自身的力传递特性来判断，但不是绝对。轮胎的力传递特性，即轮胎轮心到胎面的传涵，但实验只能做静止状态下的力传递实验，滚动下的大概可以从cleat实验来，但实验耗费较大。轮胎工作时候是高速滚动的，力传递特性仿真可以很方便的预测：
图2 某17寸轮胎60km/h高速滚动下力传递特性
仿真对比来看，同为17寸的轮胎，但从20Hz开始，tire1的传涵响应均高于tire2，最终对路噪的影响如下：
图3 不同轮胎对路噪的影响
整体来看，tire1的轮胎路噪幅值整体要高，整个频率段的RMS值较tire2可以高出将近4dB(A)。
2. 底盘的设计对路噪的影响
轮心的力是通过底盘结构传递到车身，底盘中部件：减震器、副车架、各种连杆均对力力进行传递，而各种衬套对力进行衰减，同时，底盘各系统部件的自身模态，均对特定频率下传递的力有放大或者抑制作用。所以，这是一套非常复杂的结构。篇幅有限，下面仅以轮胎声腔与底盘副车架模态耦合对路噪的影响这个例子来说明。
图4 副车架弯曲模态206Hz与轮胎声腔模态205.4Hz耦合
如图4，副车架上下弯曲模态206Hz，轮胎在60km/h滚动下声腔模态205.4Hz，两者模态非常接近，具有耦合风险，同时在轮胎声腔模态下路噪有明显峰值（见图5中放大图第一个峰值）。轮胎声腔模态是不可变更的，但我们可以更改副车架的上下弯曲模态，案例中我们在副车架上增加3kg的质量块（仅验证问题，不代表实际方案），对该峰值有明显的抑制作用，峰值附近幅值显著降低。
图5 降低副车架弯曲模态对路噪影响
如果在车辆开发后期，这个问题将比较棘手，还真有方案可能真是在副车架上加质量块来解决了，两三公斤也是有可能的，但如果在设计前期就发现这个问题，方案将是多样的。
3. 车身传涵对路噪的影响
我一直的理解是，车身传涵解决的是一类问题，而不是解决一个问题。对每个传涵NTF的目标都是不同的，不应该僵化；相关的优化方案只要对通性问题有很好的效果，就应该是有效的，而不应该纠结在某一两个传涵的目标解决与否。车身传涵NTF的优化解决的是问题大概可以分为以下几类：
1) 车身部件模态与声腔模态耦合问题
2) 车身部件之间模态相互耦合问题
3) 车身局部刚性太弱造成传涵明显峰值问题
4) 车身全局模态与车身部件模态之间耦合问题
这些问题可以通过研究通性的传涵NTF峰值来诊断和解决，这也是车身传涵NTF中优化的主要工作。
图6 局部刚度加强对传涵82Hz的优化
图1 路噪的原理
1. 轮胎自身的力传递特性对路噪的影响
轮胎的好与坏，大概一部分可以从其自身的力传递特性来判断，但不是绝对。轮胎的力传递特性，即轮胎轮心到胎面的传涵，但实验只能做静止状态下的力传递实验，滚动下的大概可以从cleat实验来，但实验耗费较大。轮胎工作时候是高速滚动的，力传递特性仿真可以很方便的预测：
图2 某17寸轮胎60km/h高速滚动下力传递特性
仿真对比来看，同为17寸的轮胎，但从20Hz开始，tire1的传涵响应均高于tire2，最终对路噪的影响如下：
图3 不同轮胎对路噪的影响
整体来看，tire1的轮胎路噪幅值整体要高，整个频率段的RMS值较tire2可以高出将近4dB(A)。
2. 底盘的设计对路噪的影响
轮心的力是通过底盘结构传递到车身，底盘中部件：减震器、副车架、各种连杆均对力力进行传递，而各种衬套对力进行衰减，同时，底盘各系统部件的自身模态，均对特定频率下传递的力有放大或者抑制作用。所以，这是一套非常复杂的结构。篇幅有限，下面仅以轮胎声腔与底盘副车架模态耦合对路噪的影响这个例子来说明。
图4 副车架弯曲模态206Hz与轮胎声腔模态205.4Hz耦合
如图4，副车架上下弯曲模态206Hz，轮胎在60km/h滚动下声腔模态205.4Hz，两者模态非常接近，具有耦合风险，同时在轮胎声腔模态下路噪有明显峰值（见图5中放大图第一个峰值）。轮胎声腔模态是不可变更的，但我们可以更改副车架的上下弯曲模态，案例中我们在副车架上增加3kg的质量块（仅验证问题，不代表实际方案），对该峰值有明显的抑制作用，峰值附近幅值显著降低。
图5 降低副车架弯曲模态对路噪影响
如果在车辆开发后期，这个问题将比较棘手，还真有方案可能真是在副车架上加质量块来解决了，两三公斤也是有可能的，但如果在设计前期就发现这个问题，方案将是多样的。
3. 车身传涵对路噪的影响
我一直的理解是，车身传涵解决的是一类问题，而不是解决一个问题。对每个传涵NTF的目标都是不同的，不应该僵化；相关的优化方案只要对通性问题有很好的效果，就应该是有效的，而不应该纠结在某一两个传涵的目标解决与否。车身传涵NTF的优化解决的是问题大概可以分为以下几类：
1) 车身部件模态与声腔模态耦合问题
2) 车身部件之间模态相互耦合问题
3) 车身局部刚性太弱造成传涵明显峰值问题
4) 车身全局模态与车身部件模态之间耦合问题
这些问题可以通过研究通性的传涵NTF峰值来诊断和解决，这也是车身传涵NTF中优化的主要工作。
图6 局部刚度加强对传涵82Hz的优化
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