LMS Test Lab在整車路面載荷提取中的運(yùn)用
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隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的乘坐舒適性能如噪聲和振動(dòng)常常成為區(qū)分汽車好壞最為直接的重要因素之一。乘用車低頻噪聲問(wèn)題一直是目前設(shè)計(jì)和控制的難點(diǎn)，路面噪聲通常可以分為兩類，一是輪胎與路面相互作用直接輻射進(jìn)車內(nèi)的噪聲，稱為直接路面噪聲；二是由于路面激勵(lì)，通過(guò)懸架系統(tǒng)引起車身振動(dòng)而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)輻射噪聲，稱為間接路面噪聲。由路面激勵(lì)引起的結(jié)構(gòu)噪聲已成為現(xiàn)代汽車日益關(guān)注的焦點(diǎn)。
汽車受路面激勵(lì)力的作用，通過(guò)不同的傳遞路徑引起車身結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，從而向車內(nèi)輻射大量噪聲。為了有效的控制和分析路面噪聲，通常需要進(jìn)行路面噪聲傳遞路徑分析，可以通過(guò)傳遞路徑試驗(yàn)分析，也可以通過(guò)CAE仿真分析，以確定每條路徑對(duì)目標(biāo)點(diǎn)（車內(nèi)噪聲）的貢獻(xiàn)量，從而為汽車低噪聲產(chǎn)品設(shè)計(jì)和控制提供強(qiáng)有力的指導(dǎo)方案。目前CAE仿真已成為解決NVH最為便利和快捷的分析方法，為了確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，在進(jìn)行CAE仿真過(guò)程中，需盡可能的采用與實(shí)際相近的輸入條件。通常需要結(jié)合試驗(yàn)測(cè)量分析方法來(lái)獲取激勵(lì)力，從而保證輸入條件的真實(shí)性。針對(duì)輪胎噪聲仿真分析，通常需要懸架與車身接點(diǎn)處的激勵(lì)力，加載于整車有限元分析模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)噪聲分析。
2 基本思想
通常進(jìn)行路面載荷提取的試驗(yàn)及求取流程如下圖所示：
圖1 路面載荷提取流程圖
在對(duì)試驗(yàn)工況數(shù)據(jù)進(jìn)行主分量分析后，可以建立傳遞路徑分析模型，在分析模型中提取激勵(lì)力。激勵(lì)力的獲取方法主要有直接測(cè)量法、動(dòng)態(tài)復(fù)剛度法、逆矩陣法及激勵(lì)點(diǎn)反演法四種。如果主動(dòng)方和受動(dòng)方是剛性連接或者彈性連接但彈性元件的剛度相對(duì)于主、受動(dòng)雙方的局部剛度較大，耦合元件的變形相對(duì)于其周圍結(jié)構(gòu)的變形不夠大，就不適合使用動(dòng)態(tài)復(fù)剛度法測(cè)量耦合激勵(lì)力，因此本次試驗(yàn)采用矩陣求逆法。為了避免矩陣奇異值分解時(shí)產(chǎn)生數(shù)值分解問(wèn)題，并使估計(jì)出的耦合激勵(lì)力更加精確, 應(yīng)使參考自由度數(shù)不小于耦合激勵(lì)力數(shù)(傳遞路徑數(shù))。
在使用矩陣求逆法時(shí)還應(yīng)注意：參考自由度須取在被動(dòng)方，盡量分布在耦合點(diǎn)附近。測(cè)量傳遞函數(shù)時(shí)，主動(dòng)方應(yīng)在各耦合點(diǎn)處與受動(dòng)方解耦并從耦合點(diǎn)移走，以消除激勵(lì)源耦合的影響。
3 試驗(yàn)測(cè)量及分析過(guò)程
3.1 試驗(yàn)條件及準(zhǔn)備
試驗(yàn)通常分兩部分：
一、工況數(shù)據(jù)測(cè)量：測(cè)量車輛在實(shí)際工況下各指示點(diǎn)的振動(dòng)加速度及目標(biāo)點(diǎn)的聲壓。試驗(yàn)路面為粗糙路面，路面四周空曠，背景噪聲應(yīng)比被測(cè)噪聲低15dB(A)以上。本次試驗(yàn)時(shí)，車輛從60km/h 進(jìn)入粗糙路面后空檔滑行至40km/h，記錄該車速區(qū)域內(nèi)各指示點(diǎn)的振動(dòng)加速度及車內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)的聲壓時(shí)間歷程。
二、傳遞函數(shù)測(cè)量：測(cè)量各個(gè)傳遞路徑到目標(biāo)點(diǎn)的振—聲傳遞函數(shù)（全局傳函），以及傳遞路徑激勵(lì)力到各個(gè)指示點(diǎn)間的加速度響應(yīng)傳遞函數(shù)（局部傳函）。試驗(yàn)前拆除車輛懸架主動(dòng)端部分（車輪總成），將車輛用軟橡皮繩吊掛，使車輛處于自由狀態(tài)。采用力錘單點(diǎn)激勵(lì)多點(diǎn)響應(yīng)的方法進(jìn)行傳遞函數(shù)測(cè)量，試驗(yàn)中需要必要的輔助夾具，便于敲擊及傳感器安裝。
測(cè)點(diǎn)安裝與布置：指示點(diǎn)選在懸架系統(tǒng)被動(dòng)端鏈接處，每個(gè)接點(diǎn)處布置兩個(gè)及兩個(gè)以上的三向加速度傳感器；目標(biāo)點(diǎn)布置于車內(nèi)駕駛員及乘員外耳處（靠近車窗側(cè)）。測(cè)點(diǎn)布置及安裝示意圖如下圖所示：
圖2 指示點(diǎn)布置及安裝示意圖
圖3 傳遞函數(shù)測(cè)點(diǎn)時(shí)敲擊點(diǎn)示意圖
圖4 車內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)布置及安裝示意圖
在進(jìn)行傳遞路徑載荷提取前，首先要檢查試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通常運(yùn)用工作變形分析（ODS）來(lái)檢查試驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性，以此來(lái)判斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否可取。另外通過(guò)工作變形分析還可以及時(shí)了解和分析結(jié)構(gòu)（如前副車架和后托架）的動(dòng)態(tài)特性。
評(píng)論