基于Spindle加载法整车路躁仿真技术路线

2018-06-25 10:16:35· 来源：误入CAE的程序员作者：朱淑强

路面的不平度，传递到轮胎上，引起轮胎振动，再通过悬架的振动，最后传递到车身，进而引起车内噪声，这一部分的为结构传递，就是常说的结构噪声，另外一部分由于路面不平度，引起轮胎本身的振动噪声，或者由于路面各种撞击声，通过空气传递，透入到车内，也会引起车内噪声，这部分为空气传递。

一般进行的路躁仿真，属于结构噪声这一部分，集中在低频部分，20-300Hz范围内，考察的也是由于路面的随机频率激励引起的结构传递，包括轮胎的振动特性、悬架的振动特性和车身的振动特性。

现在绝大部分主机厂进行的整车路躁仿真是基于spindle加载的技术路线，即实验采集得到Kneckle上的布置3到4个加速度传感器的振动响应，与仿真得到的spindle到传感器位置的传递函数，通过逆矩阵方法，得到spindle节点的激励力，使用该力进行整车路躁加载，进而得到整车路躁响应。

逆矩阵方法得到轴头力的路面激励，我找了相关的文献，最早的可以追溯到这篇文章：

文章的作者很多朋友应该很熟吧。该文章全部采用实验方法，逆矩阵法首次应用到求解轴头力。该方法可以精确的在一个宽频率范围内估算轴头力，同时。估算出来的轴头力也可以去设定目标，同时在root cause中也能提供很大的帮助，总之，这开发了一种方法，在我们无法精确的得到轴头力的情况下，迂回前进，是一种很大的进步。这只是测试的方法，2001年福特就研究开发出来了，不得不说，人家走的太早太远。

关于CAE方面的轴头力估算方法我找到了这篇文章，2005年的，也是福特。

这篇文章提到Ford开发了一套工具，该工具让工程师很容易使用，得到轴头力，用于整车路躁仿真的激励。

以下是我对于这种方法的一些个人想法和感受。

1.该方法的有点和缺点
该方法实际上是绕过了轮胎这一个难点，重点，无法在仿真中考虑轮胎的振动特性，或者说，该方法无法评价轮胎的优劣，涉及不到。要知道，实际路面的激励是可以看做随机激励，传递到轮胎，而轮胎的模态，振型肯定会放大或者减弱激励力，换句话说，不同的轮胎下轴头力肯定是不一样的。但话说回来，如果确定了轮胎的情况也是没问题的，相当于把轮胎这个及其难建模，不太容易仿真的子系统绕过了。

2.逆矩阵法中加速度响应和传涵影响因素
逆矩阵法中的2个要素。我们来看，首先是Kneckle上3、4个点的加速度响应，不同的悬架结构，衬套参数，以及不同的车身下该加速度响应是否能一样，就是说该响应是否只与轮胎有关，可能基本上吧，但其他的衬套、悬架结构和车身的影响能有多大，也许你会说，骡子车的底盘基本是一样的，所以应该变化不大，嗯，底盘一样，但车身应该是不同的，应该做个极限验证，我车身直接配重得到的响应加速度响应是都能和详细模型一样呢？同理，逆矩阵法中使用到的Spindle到Kneckle的传涵，与车身的关系大不大？与底盘其他建模要素关系大不大？

3.通过逆矩阵法估计得到的轴头力真的与实际的力一样么？
最后，通过逆矩阵法估计得到的轴头力真的与实际的力一样么？路面传递到轴头上的力，一条路径传递到kneckle上的点，另外传递到车身噪声声压的变化和振动的响应，通过逆矩阵法，得到轴头的激励力，是否你得到的激励力其实已经包含了车身和悬架的振动特性？如果这样，同一辆车的spindle法求解路躁，对标对不上才怪呢。或者说，逆矩阵法中的加速度响应和传涵特性，和悬架即车身无关或者影响很小（到底有多少影响，有相关研究么？），那该方法还是能满足预测需求。

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