基于PEM的整備車身NVH

基于PEM的整備車身（TrimmedBody）

振動(dòng)噪聲精確預(yù)測(cè)-來源于聲學(xué)模擬專家Actran當(dāng)前的整車級(jí)NVH優(yōu)化Trim建模PEM與TBNVH多孔介質(zhì)仿真在車輛NVH中成功應(yīng)用結(jié)論2

3/1/2025目錄全耦合流固耦合分析結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生的聲壓聲源產(chǎn)生的振動(dòng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)和聲壓相互作用壓力法對(duì)流動(dòng)量可以忽略壓力和密度為線性不進(jìn)行流體分析流體域3D體單元,CHEXA,CPENTA,CTETRA材料屬性:MAT10聲吸收器:CHACAB/PACABS,CHACBR/PACBAR殼聲吸收器:CAABSF剛度和質(zhì)量的耦合，自動(dòng)計(jì)算剛性多孔吸收器(MAT10).支持頻變3當(dāng)前的整車級(jí)NVH優(yōu)化–內(nèi)噪聲

3/1/2025有限元：結(jié)構(gòu)有限元：流體聲學(xué)特征值分析（非耦合） MODES流體域的邊界缺省是剛性的聲學(xué)/結(jié)構(gòu)特征值分析（耦合） DCEIG/MCEIG耦合的結(jié)構(gòu)和流體模態(tài)頻率響應(yīng)分析 DFREQ/MFREQ力或強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，作為激勵(lì)，施加于結(jié)構(gòu)聲激勵(lì)，施加于流體聲壓和結(jié)構(gòu)振動(dòng)的頻率響應(yīng)模態(tài)參與因子瞬態(tài)分析 DTRAN/MTRAN力或強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，作為激勵(lì)，施加于結(jié)構(gòu)聲激勵(lì)，施加于流體聲壓和結(jié)構(gòu)振動(dòng)的瞬態(tài)響應(yīng)4

3/1/2025當(dāng)前的整車級(jí)NVH優(yōu)化–內(nèi)噪聲（續(xù)）降低駕駛員耳部聲壓5

3/1/2025案例：日產(chǎn)汽車駕駛員耳畔聲壓整車模型：來源于日產(chǎn)汽車MSC

VPD大會(huì)地貌優(yōu)化自MSCNastran2008被引入使用TOMVAR控制參數(shù)，能夠在單元級(jí)進(jìn)行整車優(yōu)化設(shè)計(jì)變量支持單元厚度、楊氏模量等因?yàn)橹饌€(gè)單元優(yōu)化并不是基于單個(gè)PID屬性，因?yàn)檫@種方法是優(yōu)于傳統(tǒng)的尺寸優(yōu)化對(duì)比拓?fù)鋬?yōu)化中單元尺寸在（0或1）之間變化，地貌優(yōu)化可以允許每個(gè)單元厚度連續(xù)變化同時(shí)，地貌優(yōu)化可以和拓?fù)鋬?yōu)化在同一個(gè)設(shè)計(jì)工作中。MSCNastran2010引入新的優(yōu)化算法IPOPT，可以設(shè)計(jì)變量數(shù)目可達(dá)幾萬個(gè)。63/1/2025案例：地貌優(yōu)化用于優(yōu)化的優(yōu)化模型是Volvo帶內(nèi)飾乘用車模型整個(gè)模型有12M結(jié)構(gòu)自由度乘員空間使用實(shí)體單元模型，空腔和結(jié)構(gòu)之間采用ACMODL定義二者之間的耦合關(guān)系除了BIW的頂棚和車身外覆蓋件之外，其余單元都被定義為設(shè)計(jì)變量總設(shè)計(jì)變量數(shù)目為：418148通過ACMS方法，結(jié)構(gòu)與流體求解模態(tài)頻率上限為750Hz73/1/2025優(yōu)化有限元模型Exampletrimmedbody(TB)model–windowsremovedforinteriorvisibilityExamplepartofaBIWconstitutingoptimisationsetof418148shellelements優(yōu)化問題定義:優(yōu)化目標(biāo)前排乘客和駕駛員耳畔噪聲最小激勵(lì)施加在后副車架與車身相連的前懸置點(diǎn)的垂直方向，因?yàn)檫@是已知的最主要的路面噪聲的傳遞路徑頻率范圍為20－250Hz約束為整車質(zhì)量小于或等于當(dāng)前值設(shè)計(jì)變量變化范圍為，可最大增加為初始值的2倍或減小為初始值的0.5倍最小允許厚度為0.6mm分析分別使用MSCNastran2008BIGOT和2011IPOPT優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化優(yōu)化問題在6次迭代后收斂83/1/2025工況1：優(yōu)化噪聲傳遞函數(shù)(NTF)93/1/2025工況1：優(yōu)化噪聲傳遞函數(shù)(NTF)NTF傳遞函數(shù)結(jié)果顯示，優(yōu)化后噪聲聲壓級(jí)有顯著降低在共振峰處，最大有10dB的減小，這是非常顯著的盡管NTF曲線有一些不同，但是BIGDOT和IPOPT顯示相似的降低LHSRrSubFFrmntZtoDriver’sEarRHSRrSubFFrmntZtoFrontPassEar5dB使用后處理軟件顯示6次迭代分析后的厚度結(jié)果相對(duì)于初始板厚，紅色意味著更厚，藍(lán)色意味著更薄103/1/2025工況1：優(yōu)化噪聲傳遞函數(shù)(NTF)厚度分布（MSCNastran2008BIGDOT）厚度分布（MSCNastran2011IPOPT）當(dāng)前的整車級(jí)NVH優(yōu)化Trim建模PEM技術(shù)與TBNVH多孔介質(zhì)仿真在車輛NVH中成功應(yīng)用結(jié)論11

3/1/2025目錄Trim部件，對(duì)汽車的振動(dòng)噪聲，發(fā)揮重要作用當(dāng)前，越來越多的整車和零部件廠，日益關(guān)注Trim的優(yōu)化設(shè)計(jì).日益嚴(yán)格的政府法規(guī)：汽車噪聲污染客戶體驗(yàn)提高：聲學(xué)的舒適性基于Actran技術(shù)，MSCNastran2013引入完整的解決方案，考慮Trim對(duì)于車身的影響12

3/1/2025Trim建模Trim部件一般是指車輛中的阻尼器，絕緣子和減震器。包括：地板車廂頂篷內(nèi)襯車門Trim儀表板座椅行李箱地板Trim部件一般為多層，而且全部（或部分）為多孔材料13

3/1/2025Trim部件集中質(zhì)量質(zhì)量定義：

CONM2剛性連接：RBAR,RBAR1,RBE1或RBE2非剛性連接：RBE3分布質(zhì)量非結(jié)構(gòu)質(zhì)量PSHELL,PBAR,PBEAM中的NSM，NSM1，NSML和NSML質(zhì)量合并：NSMADDNSMx的激活：工況控制命令NSM質(zhì)量檢查工況控制：ELSUM，WEIGHTCHECK14

3/1/2025Trim質(zhì)量的建?？照{(diào)質(zhì)量的考慮質(zhì)量檢查當(dāng)前的整車級(jí)NVH優(yōu)化Trim建模PEM技術(shù)與TBNVH多孔介質(zhì)仿真在車輛NVH中成功應(yīng)用結(jié)論15

3/1/2025目錄采用多孔介質(zhì)材料，對(duì)Trim部件進(jìn)行建模，可以更精確地模擬頻變的阻尼/吸聲特性Trim部件最為一個(gè)有限元模型的子模型Trim部件包括體單元基于畢奧（BIOT）理論16

3/1/2025多孔介質(zhì)材料振動(dòng)骨架被流體材料包圍材料屬性（頻變）骨架屬性：楊氏模量，密度，泊松比流體屬性：流體密度，體積模量等泡沫屬性：孔隙率，特征粘性長度，特征熱效長度等17

3/1/2025多孔介質(zhì)材料的定義來源于Rieter汽車Trim部件單獨(dú)劃分網(wǎng)格結(jié)構(gòu)/Trim/聲腔之間和內(nèi)部的網(wǎng)格，可以不協(xié)調(diào)不同的網(wǎng)格規(guī)范支持3D單元HEXA,PENTA,TET線性和二次插值每個(gè)節(jié)點(diǎn)支持4個(gè)自由度（3個(gè)平動(dòng)

+1個(gè)

壓力）每層1個(gè)單元是不夠的（厚度）厚度可以空間分布Trim層之間的網(wǎng)格，需要協(xié)調(diào)18

3/1/2025Trim網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)/聲腔的耦合支持的單元針對(duì)Trim-聲腔和Trim-結(jié)構(gòu)的耦合，增加了新的耦合算法，可以合并使用支持耦合自由度的縮減（滑動(dòng)），拓展了耦合的物理?xiàng)l件19

3/1/2025Trim部件和車身的連接Trim-結(jié)構(gòu)GLUEDTrim單元組，全部和結(jié)構(gòu)粘接在一起

沿3個(gè)主軸X，Y和Z，完全與結(jié)構(gòu)耦合SLIDING剩余的Trim部件面積，考慮為被結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支

支持面內(nèi)位移Trim-聲腔OPEN聲腔接觸的Trim層，考慮為開放的孔隙

聲能傳遞IMPERVIOUST聲腔接觸的Trim層，考慮為封閉的孔隙

無聲能傳遞20

3/1/2025TB（TrimmedBody）NVH包括：聲腔和Trim應(yīng)用：振動(dòng)V和噪聲N分析更真實(shí)的模型整備車身

(TB)MSCNastranPEM+風(fēng)擋，門，窗包括：封閉聲腔結(jié)構(gòu)應(yīng)用：振動(dòng)V和噪聲N分析簡(jiǎn)化模型藍(lán)車身(BIB)MSCNastran不包括聲腔的車身應(yīng)用：振動(dòng)V分析白車身(BIW)MSCNastran當(dāng)前，Trim部件處理為：不建模，

忽略或考慮為質(zhì)量和阻尼，

不夠精確21

3/1/2025當(dāng)前TBNVH計(jì)算流程采用MSCNastranPEM(PEM用于多孔材料），計(jì)算流程基本相同，但是Trim部件建模更加精確考慮質(zhì)量，力學(xué)和聲阻工程師已有工作環(huán)境不變22

3/1/2025采用PEM的TBNVH計(jì)算流程結(jié)構(gòu),聲腔和Trim部件可以分別建模

采用不協(xié)調(diào)網(wǎng)格23

3/1/2025采用PEM的TBNVH計(jì)算流程（續(xù)）結(jié)構(gòu)聲腔Trim聲腔濕節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)濕節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)聲腔Trim縮減Trim部件的阻抗矩陣，和結(jié)構(gòu)/聲腔的自由度耦合求解結(jié)構(gòu)/Trim/聲腔耦合系統(tǒng)Trim模型聲腔模型結(jié)構(gòu)模型當(dāng)前的整車級(jí)NVH優(yōu)化Trim建模PEM與TBNVH多孔介質(zhì)仿真在車輛NVH中成功應(yīng)用結(jié)論24

3/1/2025目錄Rieter汽車：SAE論文戴姆勒克萊斯勒和三菱汽車：SAE論文25

3/1/2025多孔介質(zhì)仿真在車輛NVH中成功應(yīng)用兩層Trim系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲建模ChristianY.Glandier,RalfLehmann,戴姆勒克萊斯勒AGTakashiYamamoto，YoshinobuKamada,三菱汽車2005SAE論文汽車的研發(fā)，為了節(jié)約時(shí)間和成本，對(duì)仿真日益依賴本文驗(yàn)證了地毯Trim系統(tǒng)的建模，采用畢奧理論多層部件，包括一個(gè)厚層和泡沫/纖維層仿真和測(cè)量結(jié)果比較：都考慮了結(jié)構(gòu)和聲學(xué)的結(jié)果包括艙體和自由聲場(chǎng)的兩種結(jié)果簡(jiǎn)介振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)框架，框架和Trim部件相連

兩種輻射條件自由聲場(chǎng)密閉的盒子測(cè)試設(shè)備ExcitationsystemFreefieldradiation/closedboxradiation每層，包括框架和空氣，都采用有限單元使用如下參數(shù)：

模型描述結(jié)構(gòu)結(jié)果結(jié)果Accelerationatthecenterofthepanel(fibroustrim)MeanVelocityoftheHeavyLayer(fibroustrim)聲學(xué)結(jié)果仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，吻合相當(dāng)好結(jié)果（續(xù)）SPLat1m(foamtrim)SPLat1m(fibroustrim)DodgeNeon模型考慮兩個(gè)Trim部件：儀表板地板32

3/1/2025案例：Trim的影響測(cè)試藍(lán)色曲線：不考慮Trim(Nastranw/oPEM)紅色曲線：考慮Trim(NastranPEM)10dB當(dāng)前的整車級(jí)NVH優(yōu)化Trim建模PEM與TBNVH多孔介質(zhì)仿真在車輛NVH中成功應(yīng)用結(jié)論33

3/1/2025目錄MSCNastranPEM技術(shù)，在系統(tǒng)級(jí)的整備車身NVH計(jì)算中，可以精確對(duì)多孔材料進(jìn)行