基于路谱的整车路躁分析手段和方法

2018-08-20 10:56:24·  来源:误入CAE的程序员  
 
整车路躁分析当然有很多的技术手段,依据激励加载的不同,大致可以分为:TB接附点激励加载,spindle加载和虚拟路谱的加载这三种手段方法。这三种路躁仿真方法的模型复杂程度逐级增加,激励的输入对实验的依赖逐级较少,仿真介入的时间逐级提前,评价的整车系统层级逐级增加,对整车研发的意义作用也逐级增大。所以,基于路谱的整车路躁分析手段和方法,将是必然趋势,我将从以下几点详细阐述。
整车路躁分析当然有很多的技术手段,依据激励加载的不同,大致可以分为:TB接附点激励加载,spindle加载和虚拟路谱的加载这三种手段方法。这三种路躁仿真方法的模型复杂程度逐级增加,激励的输入对实验的依赖逐级较少,仿真介入的时间逐级提前,评价的整车系统层级逐级增加,对整车研发的意义作用也逐级增大。所以,基于路谱的整车路躁分析手段和方法,将是必然趋势,我将从以下几点详细阐述。



source: 2007 SAE

1.基于路谱的整车路躁分析,是技术发展的必然趋势
我们做NVH-CAE的仿真,最开始必然是从一个部件的模态和刚度等开始,然后随着技术水平的提升,仿真精度的提高,开始做一个子系统的仿真,例如转向系统,座椅,开闭件等等,并对这些子系统依次划分目标,仿真验证和优化;当子系统的仿真积累到一定程度,就会开始慢慢的分析到Trim Body层级。TB和底盘之间有隔振的设计,可以视为一个整体,定义其传递函数和接附点传递力即能保证整车的振动和噪声目标,所以有很长一段时间主要在这个层级上面,主要因为一方面TB层级技术手段已经成熟,解析精度还较可靠,另一方面初期国内主机厂无底盘平台研发能力,只能仿造和仿制,这样只需保证TB的性能就能保证整车的性能了。但这一点正在慢慢打破,很多主机厂都开始研发自己的底盘,即或是对底盘的变更,其变更程度也越来越大,这样势必需要对整车性能重新进行预测和校调,从整车的角度来考虑性能水平,单单对TB层级的分析和预测,已经不能满足现状和需求了。另一个就是仿真精度和技术能力的提升。底盘建模和仿相比TB来说还是要复杂一些,尤其是现在随着轮胎的建模和仿真这一难点的解决,已经完全突破了这些限制,并且解析精度越来越高,一些技术难点也基本攻克和解决,所以基于路谱的整车路躁分析将水到渠成。



source: Lucid Motor

2.基于路谱的整车路躁分析,是行业发展的必然要求
现在全世界的汽车产业正在发生变革,汽车电动化,智能化,网联化的发展,已经开始了一场革命。随着动力总成的变更,整车的噪声问题也集中表现在以下几个方面:风噪、路躁和胎噪、电机噪声和辅助系统噪声。这四类问题中,风噪结构传递的部分只与其特定部件相关,属于局部小结构问题;风噪的高频和电机噪声通过空气传播,一把剪刀解决的问题,反正总能解决,无非成本和重量;至于辅助系统噪声,结构复杂,个人认为属于气动噪声和异响那一块,比较玄学。那最后剩下的路躁,由路面不平度传递到轮胎,通过悬架,最终传递到车身,受结构影响最大,需要总全局进行考虑和校调,必须在前期进行预测和风险规避。既然要从全局进行考虑和校调,就必须从轮胎受力部分开始模拟分析,把所有的部件统统囊括进去,基于路谱的路躁仿真分析,是必不可少的技术路径,其最关键的是把轮胎考虑进去,这是spindle加载方法做不到的。



source: IBNM( Institute of Mechanics and Computational Mechanics )

3.基于路谱的整车路躁分析,研发需求的必然结果
仿真最大的优势就在于提前预知性能水平,及早做出判断和反馈,尽量在研发前期把不合适的不匹配的结构设计扼杀在摇篮里面。我们所做的部件、子系统的性能目标,最终的目的是保证整车的性能目标,但这里有最关键的部品——轮胎。不同的轮胎性能有很大的不同,轮胎的模型是否可能直接匹配底盘和车体,是否会由于轮胎的振动特性造成整车的振动和噪声,这都需要验证。现在的做法就像是两个人相互埋头做事情,一边根据要求设计轮胎,一边依据系统目标、部件目标设计底盘和车身,但这两个组合起来的性能如何,却要等到骡子车采集到spindle才能仿真验证,从研发的需求来看,最好是能在更早之前就能知道,越早提前预知,也就越早得到反馈,部件越早可以变更,时间周期上、研发成本上也能大大降低开支。另一个,就算能容忍spindle加载方法求得整车路躁,也不能评价出底盘的优劣,因为逆矩阵方法求得的反力,已经吃掉了底盘建模的误差,所以基本无从评价底盘结构的好坏。所以,要全面评价轮胎、底盘和车身,基于虚拟路谱激励的整车路躁方法是研发需求的必然结果。



source: NVH Engineering, Continental AG, Germany


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